Kunststofftechnik Leoben - Zweijahresbericht 2015 - 2016

AUF EINEN BLICK
• Partner: Alpex Technology GmbH, Austrian Institut
of Technology GmbH, Benteler-SGL Composites
Technology GmbH, bto-epoxy GmbH, FACC AG
• Bundesministerium für Verkehr, Innovation und
Technologie; Programm: “Produktion der Zukunft”
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Patrick Hergan
patrick.hergan@unileoben.ac.at
+43 3842 402 2715
Weiterentwicklung und Verständnis von Flüssigimprägnierverfahren durch Forschung
Development and Understanding of Liquid Composite Moulding made possible by Research
Die Herstellung von Verbundwerkstoffen mittels Flüssigimprägnierverfahren
(Liquid Composite Moulding LCM) hat in den letzten
Jahren kräftigen Aufschwung erfahren. Grund hierfür ist die Möglichkeit
den Prozess zu einem großen Teil zu automatisieren, wodurch
die Fertigung von Großserien möglich wird. Aufgrund des großen Interesses
der Wirtschaft laufen am Lehrstuhl für Verarbeitung von Verbundwerkstoffen
(LVV) eine Reihe von Projekten, die sich mit unterschiedlichen
Fragestellungen des LCM Prozesses auseinandersetzen.
Um hochwertige Bauteile mithilfe der LCM Verfahren herzustellen und
mögliche Probleme bei der Formfüllung vorab zu erkennen, werden vermehrt
Simulationstools eingesetzt. Den Grundstein für verlässliche Simulationsergebnisse
liefert hierbei die sogenannte Permeabilität der Verstärkungsstruktur.
Die Permeabilität weist hierbei zumeist unterschiedliche
Werte in den drei Raumrichtungen auf. Zur Bestimmung dieser Werte
stehen am LVV vier verschiedene Permeameter zur Verfügung, wodurch
der gesamte Permeabilitätssensor bestimmt werden kann. Besonderheiten
stellen hierbei vor allem das Dicken- und Schlauchpermeameter dar.
Da die Verbundwerkstoffbauteile immer größere Wandstärken erreichen,
ist das Tränkverhalten in Dickenrichtung nicht mehr vernachlässigbar.
Insbesondere beim sogenannten Advanced Resin Transfer Moulding
(A-RTM) Prozess ist die vertikale Tränkung vorherrschend. Bei dieser
Sonderform des LCM-Verfahrens wird nach dem Einlegen der Verstärkungsstruktur
in die Werkzeugform, anders als beim herkömmlichen RTM
Verfahren, das Werkzeug nicht ganz geschlossen. Hierdurch entsteht ein
Spalt zwischen oberer Werkzeughälfte und Verstärkungsstruktur, das im
darauffolgenden Schritt injizierte Harzsystem kann sich im Spalt ungehindert
ausbreiten. Nachdem das Injizieren abgeschlossen ist, wird das
Harzsystem durch das Schließen der Form in die Verstärkungsstruktur gepresst.
Hierdurch wird die Verstärkungsstruktur getränkt und kompaktiert.
Das Schlauchpermeameter wurde im Hinblick auf die verfahrensnahe
Bestimmung der Permeabilität von Faser-Schlauch Geflechten entwickelt.
Die Erkenntnisse, die aus den hiermit durchgeführten Versuchen
gewonnen werden, geben wiederum Rückschluss auf die geeignete Wahl
der Flechtgeometrie und Struktur der Rovings.
The processing of composite materials using liquid composite
moulding (LCM) has boomed over the last years. This is based
on the possibility to automate the process, which is the basis
for high volume production. Due to the high interest of the economy
on this topic there are a few projects going on at the chair of
composite processing (LVV). They are dealing with different problems
of the LCM process.
To produce high quality parts with the LCM process and prevent
possible filling problems simulation tools are used more often. The
basis for trustable simulation results is the so called permeability
of the preform. Normally the permeability has different values
in the three spatial directions. To determine these values there
are four different peremeameter available at the chair of composite
processing. This enables us to determine the whole permeability
tensor of a fibre material. Especially the through thickness- and
tube-permeameter are specialities.
Due to raising thicknesses of composite components the through
thickness impregnation is not neglectable any more. Especially
the so called advanced resin transfer moulding process is strongly
linked to through thickness impregnation. At this special procedure
of the LCM process the mould isn’t closed completely after
placing the preform in it. This builds up a gap between the upper
mould half and the preform. In the following step the injected resin
system is able to flow in this gap without resistance. After filling
the gap, the mould is closed completely. This leads to vertical
impregnation and compaction of the preform.
The tube-permeameter was developed to determine the permeability
of the weaved-tube-preforms within process similar conditions. The
knowledge found through experiments made with this test rig enables
one to find the optimised weave geometry and roving structure.
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