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Oral-Poster-Präsentation

Selbstabdichtendes Werkzeugkonzept für RTM-Prozesse

Dienstag (03.12.2019)
12:25 - 12:30 Uhr

Aufgrund der hohen gewichtsspezifischen mechanischen Eigenschaften werden Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) zunehmend in Leichtbauanwendungen eingesetzt. Besonders in Kombination mit metallischen Werkstoffen weisen FKV hohes Potential in Bezug auf den kosten- und nutzenoptimierten Leichtbau auf, da die teuren FKV ausschließlich in hochbelasteten Bereichen eingesetzt werden können. Mit dem Resin Transfer Moulding (RTM) Verfahren können komplexe FKV und Metall-FKV-Hybridbauteile hergestellt werden. Die Formhälften der RTM-Werkzeuge werden nach dem aktuellen Stand der Technik mit silikonbasierten Feststoffdichtungen geschlossen, um einen Austritt des relativ niedrigviskosen Matrixsystems zu verhindern. Ein wesentlicher Nachteil dieser Dichtungen ist der hohe Verschleiß durch chemische, mechanische und thermische Belastungen. Dies führt zu zusätzlichen Wartungskosten und unproduktiven Ausfallzeiten bei der Inspektion und dem Austausch von Dichtelementen.

Daher konzentriert sich das Forschungsprojekt auf innovative, selbstabdichtende Werkzeugkonzepte, die das Harz am Werkzeugrand konturnah und ohne Dichtelemente aushärten. Zur Abdichtung der Kavität wird während des Infusionsvorgangs eine stark beschleunigte Aushärtung des Harzes an der Außenkante der Form induziert. In dem abzudichtenden Bereich wird eine Querschnittsreduzierung der Kavität mit einer lokal deutlich höheren Erwärmung sowie der Verwendung von chemischen Katalysatoren kombiniert. Durch die überlagerten Effekte der Fließfrontmodifikation und der thermisch sowie chemisch stark angeregten Aushärtekinetik der Matrix wird ein deutlicher Fließwiderstand erzeugt, der den Harzfluss gezielt stoppt. Dieses Dichtungskonzept ist auf verschiedene Verarbeitungsverfahren von FKV transferierbar und bietet demnach enormes Skalierungspotential.

Um die Patentidee zu validieren und eine Auslegungsmethodik für den innovativen Dichtmechanismus zu entwickeln, wurden die unterschiedlichen Prozessparameter (z.B. Temperaturprofil, Spalthöhe, Injektionsstrategie und -druck, etc.) an ebenen Probenkörpern untersucht. Das Optimum in Bezug auf die Laminatqualität des FKV und die Konturgenauigkeit sowie die Effizienz der Dichtung wurde mithilfe von statistischer Versuchsplanung und der Durchführung mechanischer Kennwertermittlungen bestimmt.

Sprecher/Referent:
Tim Stallmeister
Universität Paderborn
Weitere Autoren/Referenten:
  • Deviprasad Chalicheemalapalli Jayasankar
    Universität Paderborn
  • Prof. Dr. Thomas Tröster
    Universität Paderborn
  • Zheng Wang
    Universität Paderborn