Verbundwerkstoffe
Verbundwerkstoffe kombinieren feste Fasern (Glas, Carbon oder Aramid) mit einem Harz, das sie an Ort und Stelle hält und aushärtet. Die vier Verfahren in diesem Kapitel unterscheiden sich darin, wie die Fasern platziert werden und wie das Harz zu ihnen kommt. Jedes baut Material und Teil gleichzeitig auf.
Die große Idee
Die Fasern tragen die Last; das Harz hält sie in Position, verteilt die Last zwischen ihnen und schützt sie. Denken Sie an Stahlbeton: Die Stahlstäbe nehmen den Zug auf, der Beton hält sie dort, wo sie hingehören. Ein Verbundwerkstoff ist nur in den Richtungen fest, in die seine Fasern zeigen, daher geht es bei jedem Verfahren hier im Kern darum, Fasern dort zu legen, wo die Kräfte hinwirken. Zwei Entscheidungen prägen jede Methode: Faser, die schon in Harz getränkt ankommt (Prepreg), oder trockene Faser, die später mit flüssigem Harz getränkt wird; und eine offene Form mit einer fertigen Seite oder eine geschlossene Form mit zwei.
Die 4 Verfahren in diesem Kapitel
10.1Laminieren und AutoklavhärtungPrepreg-Lagen auf einer Form gestapelt, vakuumverpackt und unter Hitze und Druck ausgehärtetLektion öffnen
10.2Harzinjektion (RTM) und InfusionTrockene Faser in einer Form; flüssiges Harz wird eingepresst (RTM) oder per Vakuum eingezogen (Infusion)Lektion öffnen
10.3PultrusionFasern werden ohne Unterbrechung durch Harz und ein beheiztes Werkzeug gezogenLektion öffnen
10.4FaserwickelnHarzgetränkte Faser, auf einen rotierenden Dorn gewickeltLektion öffnenIm direkten Vergleich
| Verfahren | In einer Zeile | Am besten für | Losgröße | Präzision |
|---|---|---|---|---|
| 10.1Laminieren und Autoklavhärtung | Prepreg-Lagen auf einer Form gestapelt, vakuumverpackt und unter Hitze und Druck ausgehärtet | Die leichtesten, festesten Schalen: Flugzeuge, Rennwagen | Einzelstücke bis einige Tausend pro Jahr | Etwa ±0,2–0,5 mm an der Form |
| 10.2Harzinjektion (RTM) und Infusion | Trockene Faser in einer Form; flüssiges Harz wird eingepresst (RTM) oder per Vakuum eingezogen (Infusion) | Autoteile (RTM); Rümpfe und Windkraftblätter (Infusion) | Einzelstücke (Infusion) bis Zehntausende (RTM) | RTM etwa ±0,2–0,5 mm; Infusion eine genaue Seite |
| 10.3Pultrusion | Fasern werden ohne Unterbrechung durch Harz und ein beheiztes Werkzeug gezogen | Gerade Profile: Träger, Stäbe, Gitterroste | Kilometer eines Profils | Etwa ±0,2–0,5 mm am Querschnitt |
| 10.4Faserwickeln | Harzgetränkte Faser, auf einen rotierenden Dorn gewickelt | Rohre, Tanks, Druckbehälter, Wellen | Einzelstücke bis Zehntausende pro Jahr | Innen so genau wie der Dorn |
So wählen Sie innerhalb dieser Familie
- Rund und hohl, besonders unter Druck (Tanks, Rohre): Faserwickeln.
- Lang und gerade mit einem Querschnitt: Pultrusion.
- Große Schalen wie Rümpfe oder Blätter, mit kleinem Budget: Vakuuminfusion.
- Mittelgroße Teile in Stückzahlen mit zwei guten Seiten: RTM.
- Höchste Leistung um jeden Preis, wie in Flugzeugen und Rennwagen: Prepreg-Laminieren und Autoklav.
Schlüsselbegriffe
- Faser
- der feste, steife Faden (Glas, Carbon, Aramid), der die Last trägt.
- Harz (Matrix)
- der flüssige Kunststoff, der die Fasern tränkt und um sie herum aushärtet.
- Aushärtung
- die chemische Reaktion, die flüssiges Harz in einen harten Feststoff verwandelt, oft durch Wärme beschleunigt.
- Lage
- eine Schicht Fasergewebe oder -band in einem Stapel.
- Prepreg
- Faser, die bereits in teilausgehärtetem Harz getränkt verkauft und bis zur Verwendung tiefgekühlt gelagert wird.
- Preform
- trockene Faser, die schon die Form des Teils hat und bereit für das Harz ist.
- Dorn
- der Kern, auf den beim Faserwickeln die Faser gewickelt wird.
- Lunker (Pore)
- eine winzige eingeschlossene Blase, die das Teil schwächt.
Ausprobieren
Lassen Sie KI in Ihrem CAD arbeiten.
Modellieren Sie Bauteile, erstellen Sie Zeichnungen und automatisieren Sie Routinearbeit in Ihrer CAD-Software.