Einflussanalyse maßgeschneiderter Verstärkungselemente aus Endlosfasern zur partiellen Verstärkung von Lasteinleitungsbereichen in kurzfaserverstärkten Thermoplasten
Katharina Arnaut
Eine der wesentlichen Herausforderungen beim Leichtbau mit Faserverbundwerkstoffen besteht heute darin, Bauteile mit der geforderten mechanischen Leistungsfähigkeit großserienfähig mit geringen Zykluszeiten und Kosten herzustellen. Ein Ansatz dazu ist es, die vergleichsweise teuren Verstärkungsfasern nur lokal, im Bereich hoher Lasten anzuordnen (maßgeschneiderte Verstärkungseinleger aus Endlosfasern) und diese in großserientaugliche Verarbeitungsverfahren wie dem Spritzgießverfahren zu integrieren. Beispiele für derartige Bauweisen wären die partielle Verstärkung von Befestigungsbohrungen von spritzgegossenen Flanschen oder der Lagersitz in einem spritzgegossenen Getriebegehäuse. Auf diese Weise können Materialeigenschaften wie die Steifigkeit und Festigkeit von kurz- oder langfaserverstärkten Spritzgießbauteilen signifikant gesteigert werden.
Die Autorin beschäftigt sich mit maßgeschneiderten Verstärkungseinlegern aus Endlosfasern, welche in spritzgegossene Platten integriert werden und damit den Lasteinleitungsbereich partiell verstärken. Mit Hilfe experimenteller Untersuchungen werden relevante, prozessbedingte Regelgrößen sowie werkstoffliche Einflussgrößen betrachtet. Die Erkenntnisse bieten ein grundlegendes Verständnis für maßgeschneiderte Verstärkungseinleger, welche in eine Spritzgießumgebung integriert sind. Darüber hinaus liefert diese Arbeit Kenntnisse über die werkstofflichen Eigenschaften und prozessbedingten Zusammenhänge einer derartigen Bauweise.
