Auswahl und Charakterisierung einer spezifischen technologischen Schnittstelle und Wechselwirkung innerhalb einer CFK-Prozesskette
Moderne Flugzeuge lassen hinsichtlich der beabsichtigten Leichtbauweisen einen vermehrten Einsatz an kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) mit zukünftigen Gewichtsanteilen von über 60% erkennen. Die Wirtschaftlichkeit dieses leichten Werkstoffes...
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Produktinformationen zu „Auswahl und Charakterisierung einer spezifischen technologischen Schnittstelle und Wechselwirkung innerhalb einer CFK-Prozesskette “
Klappentext zu „Auswahl und Charakterisierung einer spezifischen technologischen Schnittstelle und Wechselwirkung innerhalb einer CFK-Prozesskette “
Moderne Flugzeuge lassen hinsichtlich der beabsichtigten Leichtbauweisen einen vermehrten Einsatz an kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) mit zukünftigen Gewichtsanteilen von über 60% erkennen. Die Wirtschaftlichkeit dieses leichten Werkstoffes trägt zur Senkung des Treibstoffverbrauchs und den damit einhergehenden Kosten bei. Der dadurch geringere CO2-Ausstoss wirkt sich auch positiv auf den Umweltschutz aus.Anhand einer vorgegebenen Prozesskette des Forschungsprojektes HP CFK zur Herstellung eines Demonstrators als ein Teilausschnitt eines Flugzeugrumpfes aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) erfolgt durch eine Beschreibung dieser Prozesskette eine Identifikation möglicher vorhandener Wechselwirkungen.
In der vorliegenden Arbeit wird ein Beitrag zur Charakterisierung von diesen prozessübergreifenden Wechselwirkungen vorgestellt, die durch eine Berücksichtigung eines Qualitätskriteriums vorgenommen wird.
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Textprobe:Kapitel 2.2, Fertigungsverfahren:
Bei der Herstellung von CFK-Bauteilen bzw. Faserverbundwerkstoffen allgemein richtet sich das einzusetzende Fertigungsverfahren einerseits nach quantitativen Gesichtspunkten wie der Stückzahl des herzustellenden Bauteils und andererseits nach qualitativen Gesichtspunkten. Darunter zählen die Grösse, die Oberflächenbeschaffenheit, die Transparenz und ganz wichtig nach dem Anforderungsprofil der mechanischen Eigenschaften und dem vorhandenem Matrixmaterial das beabsichtigte Einsatzgebiet des fertigen Endproduktes [R&G99]. Hier werden einige gängige Fertigungsverfahren für die Herstellung von Faserverbundbauteilen vorgestellt.
2.2.1, Handlaminieren:
Das Handlaminieren zählt zu den ältesten, einfachsten und am weitesten verbreiteten Verfahren zur Herstellung von Prototypen und kleinen Produktionsserien sowie für Serien mit der Erforderlichkeit zur mehrmaligen Umsetzung von Änderungen. Die im Handlaminierverfahren hergestellten Bauteile weisen eine formglatte und formstrukturierte bzw. faserstrukturierte Oberfläche auf, die mit geringem Werkzeugaufwand und geringen Investitionskosten realisierbar sind. Kennzeichnend ist die Erzeugung vollflächiger und dünnwandiger Bauteile mit beliebig gewölbten und muldenartigen Formen. Diese Werkzeugformen aus Metall, Holz oder aus Faserverbundlaminaten selbst stellen die Negativform des zu fertigenden Bauteils dar und ermöglichen eine vielseitige Bauteilgestaltung. Bei der Herstellung erfolgt ein lagenweiser Aufbau der unterschiedlichen Schichten, die auf eine zuvor gesäuberte und mit Trennmittel versehene Formseite aufgetragen werden. Das Harz wird entweder mit einem Pinsel oder einer Pistole auf das dort liegende textile Halbzeug hinzugegeben und sorgt für die Durchtränkung. Nach jeder Lage wird mit einem Handroller oder einer Handwalze die Lage entlüftet und verdichtet um Fehlstellen zu vermeiden. Zur Erzielung höherer Festigkeiten und der Aufnahme von Kräften in definierten
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Richtungen können Zwischenlagen aus Gewebe oder Gelege integriert werden. Die Aushärtung der Lagen erfolgt immer drucklos und bei Raumtemperatur oder auch bei höheren Temperaturen abhängig vom Einsatzbereich und der Temperaturbelastung der fertigen Bauteile. Aufgrund der Tatsache, dass es sich bei diesem Fertigungsverfahren um reine Handarbeit handelt, ist das Handlaminieren sehr lohnintensiv und mit langen Fertigungszeiten verbunden. Das macht eine wirtschaftliche Fertigung nur bei kleinen Stückzahlen möglich auch aufgrund der bedingten Reproduzierbarkeit infolge handwerklicher Einflüsse [ERM07, R&G99, AVK10].
2.2.2, LCM-Verfahren:
Liquid Composite Moulding beschreibt eine Gruppe von Flüssigimprägnierverfahren zur Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundkunststoff. Hierbei erfolgt die Bauteilherstellung hauptsächlich aus einer duroplastischer Matrix unter Verwendung von trockenen textilen Faserhalbzeugen. Diese textilen Halbzeuge werden in eine Form eingelegt und mittels eines anliegenden Druckgefälles imprägniert und somit Faservolumengehalte von über 60% erreicht [AVK10]. Dabei wird entweder anhand der Werkzeugausführung zwischen Open Mould -Verfahren und Closed Mould -Verfahren sowie anhand der Art der Harzzuführung zwischen Harzinjektions- und Harzinfusionsverfahren unterschieden. Bei Closed Mould -Verfahren ist das in die Form bzw. Kavität eingelegte und vorgeformte textile Halbzeug beidseitig von einer unteren und einer oberen Werkzeughälfte umschlossen. Das hat seine Vorteile in der Produktion von genau definierten Bauteilen mit einer beidseitig hohen Oberflächengüte sowie engen Oberflächentoleranzen was zu einem geringeren Nachbearbeitungsaufwand in der Prozessfolge führt. Beim Open Mould -Verfahren dagegen ist das zu fertigende Bauteil einseitig vom Basiswerkzeug umgeben und die andere Seite wird durch eine luftdichte Membran gebildet die mit dem Basiswerkzeug verbunden ist [KLE08]. Bei der Harzinjektion wird die Harzm
2.2.2, LCM-Verfahren:
Liquid Composite Moulding beschreibt eine Gruppe von Flüssigimprägnierverfahren zur Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundkunststoff. Hierbei erfolgt die Bauteilherstellung hauptsächlich aus einer duroplastischer Matrix unter Verwendung von trockenen textilen Faserhalbzeugen. Diese textilen Halbzeuge werden in eine Form eingelegt und mittels eines anliegenden Druckgefälles imprägniert und somit Faservolumengehalte von über 60% erreicht [AVK10]. Dabei wird entweder anhand der Werkzeugausführung zwischen Open Mould -Verfahren und Closed Mould -Verfahren sowie anhand der Art der Harzzuführung zwischen Harzinjektions- und Harzinfusionsverfahren unterschieden. Bei Closed Mould -Verfahren ist das in die Form bzw. Kavität eingelegte und vorgeformte textile Halbzeug beidseitig von einer unteren und einer oberen Werkzeughälfte umschlossen. Das hat seine Vorteile in der Produktion von genau definierten Bauteilen mit einer beidseitig hohen Oberflächengüte sowie engen Oberflächentoleranzen was zu einem geringeren Nachbearbeitungsaufwand in der Prozessfolge führt. Beim Open Mould -Verfahren dagegen ist das zu fertigende Bauteil einseitig vom Basiswerkzeug umgeben und die andere Seite wird durch eine luftdichte Membran gebildet die mit dem Basiswerkzeug verbunden ist [KLE08]. Bei der Harzinjektion wird die Harzm
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Bibliographische Angaben
- Autor: Labinot Jashari
- 2015, 140 Seiten, Masse: 15,5 x 22 cm, Kartoniert (TB), Deutsch
- Verlag: disserta
- ISBN-10: 3959350082
- ISBN-13: 9783959350082
- Erscheinungsdatum: 24.03.2015
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