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Transversales Imprägnierverhalten textiler Verstärkungsstrukturen für Faser-Kunststoff-Verbunde

  • Bei Harzinjektionsverfahren wird eine trockene Faserstruktur mit einem reaktiven Harzsystem imprägniert, um einen Faser-Kunststoff-Verbund herzustellen. Dabei gewinnen Verfahren an Bedeutung bei denen die Imprägnierung hauptsächlich transversal, also senkrecht zur Bauteil- und Textilebene, stattfindet. Sie bergen im Vergleich zur Imprägnierung in der Ebene ein großes Potenzial zur Fließweg- und damit Zykluszeitreduktion. Allerdings behindern strömungsinduzierte Textildeformationen die volle Ausschöpfung dieses Potenzials. Im Rahmen der Arbeit wurde ein neues Messsystem entwickelt, welches die gezielte Untersuchung des transversalen Imprägnierverhaltens von Textilien ermöglicht. Erstmalig wurde eine Dickenpermeabilitätsmessung mit einer simultanen Echtzeiterfassung der strömungsinduzierten Textilkompaktierung kombiniert. So konnte das Textilverhalten prozessnah untersucht werden. Mit dem neuen Messsystem wurden anhand exemplarischer Textilien (Glasfasergewebe und –gelege) zahlreiche Einflüsse auf das transversale Imprägnierverhalten identifiziert. Diese ergeben sich aus dem Prozess (z. B. Injektionsdruck), der Textilarchitektur (z. B. Garntiter) und dem Preforming (z. B. Bindern). Vor allem konnte gezeigt werden, dass eine Erhöhung des Injektionsdrucks, aufgrund von Textildeformationen, nicht zwingend zu einer Imprägnierzeitreduktion führt. Unkenntnis über das transversale Imprägnierverhalten von Textilien stellt daher ein großes Risiko für die Prozesseffizienz und –robustheit dar, denn meist werden nicht die zykluszeitoptimalen Parameter gewählt. Hingegen kann entsprechendes Know-How zur gezielten Parameterfestlegung genutzt werden. Die Parameterstudie zeigt weiterhin auf, wie das transversale Imprägnierverhalten durch Anpassung der Textilarchitektur oder gezieltes Preforming hinsichtlich einer minimalen Imprägnierzeit optimiert werden kann. Die Ergebnisse wurden in Richtlinien für die Definition von Prozess- und Materialparametern sowie für die Nutzung von Preformingtechnologie für transversale Imprägnierprozesse zusammengefasst. Abschließend wurden die entwickelten Richtlinien validiert, indem exemplarisch ein für Strukturbauteile typischer Lagenaufbau anhand der Richtlinien angepasst wurde, um ihn hinsichtlich des transversalen Imprägnierverhaltens zu optimieren.

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Metadaten
Author:David May, geb. Becker
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-47108
ISBN:978-3-944440-13-2
Serie (Series number):IVW-Schriftenreihe (117)
Publisher:Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
Place of publication:Kaiserslautern
Advisor:Peter Mitschang
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2017/08/07
Date of first Publication:2017/08/07
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2015/07/09
Date of the Publication (Server):2017/08/07
Number of page:XV, 149
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
DDC-Cassification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell, keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND 4.0)