Übung 1 - Centre of Structure Technologies - ETH Zürich

Composites Technologien
HS 09
Übung 12 – Musterlösung
c) Nennen Sie die Hauptvorteile bzw. -nachteile von thermoplastischen Halbzeugen gegenüber
duroplastischen Halbzeugen.
Bei der Herstellung von Duroplast-Halbzeugen lässt man das Matrixsystem lediglich bis zur leichten Gelierung
reagieren, damit das sogenannte Prepreg klebrig bleibt und leicht in das Werkzeug drapiert werden kann. Da
jedoch die Reaktionspartner des Matrixsystems bereits vermischt wurden, müssen solche Halbzeuge gekühlt
gelagert werden oder sie härten schnell aus. Dennoch bleibt die Haltbarkeit selbst bei guter Kühlung beschränkt,
da die Reaktion nur verlangsamt und nicht vollständig unterbunden wird.
Die Verarbeitung von FV-Thermoplasten ist in der Regel mit keiner chemischen Reaktion verbunden. Thermoplasten
sind schmelzbare Kunststoffe und die Erweichungs- und Erstarrungsvorgänge sind rein physikalische
Prozesse, welche reversibel und theoretisch (auf Grund von thermischen Degradationsprozessen aber nicht
praktisch) beliebig oft wiederholbar sind. Da dabei kaum Dämpfe entweichen, ist die Arbeitshygiene wesentlich
unproblematischer. Die Halbzeuge besitzen ausserdem eine unbegrenzte Lagerstabilität, sind aber schwierig in
der Handhabung.
Aufgabe 2: Fussballschuhsohle
Die unten gezeigte Fussballschuhsohle der Marke Puma wird aus FV-Thermoplasten in industriellem
Massstab hergestellt. Diese Sohle ist ein gutes Beispiel für das wirtschaftliche
Diaphragma-Umform-Verfahren. Die Produktion ist einfach, sehr kosteneffizient und geeignet
für das benötigte grosse Produktionsvolumen.
Schlagen Sie eine mögliche Materialkombination/Halbzeuge vor. Begründen Sie ihre Antwort.
Für die Herstellung der Puma Fussballschuhsohle werden vorimprägnierte Halbzeuge aus glasfaserverstärktem
PA 6,6 verwendet. Die über den gesamten Querschnitt verlaufenden Endlosglasfasern (Faserlänge entspricht
Bauteilgröße) gewährleisten maximale Festigkeit und Steifigkeit. Das PA 6,6 Matrixmaterial weist sehr gute mechanische
Eigenschaften, hohe Abriebfestigkeit, Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit sowie Gebrauchstemperaturen
zwischen -30°C und 130°C auf.
Beim Diaphragmaverfahren werden vorimprägnierte flächige Halbzeuge zur dreidimensionalen Sohle umgeformt.
Dazu wird die Faserverbund-Platte zwischen zwei Trennfolien gelegt, innerhalb dieser erwärmt und in einem
Gummi-Diaphragma unter Druck umgeformt. Die Zykluszeiten liegen zwischen 15 und 50 Sek. Dieses Verfahren
ist die wirtschaftlichste Methode zur Herstellung von Bauteilen mit geringem Umformgrad.
ETH Zürich
Zentrum für Strukturtechnologien 2