Laminieren und Autoklavhärtung

So funktioniert es

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   Lagen zuschneiden und legen. Prepreg (Fasergewebe oder -band, bereits mit teilvernetztem Harz getränkt und bis zur Verwendung tiefgefroren) wird zugeschnitten und auf der Form gestapelt. Die Fasern jeder Lage zeigen in eine geplante Richtung; Roboter (automatisierte Faserablage) legen die größten Flugzeugteile.

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   Einsacken und Vakuum ziehen. Ein Abreißgewebe (ein Gewebe, das später abgerissen wird), ein Saugvlies (ein Filz, der Luft strömen lässt) und eine Sackfolie kommen obenauf. Klebendes Dichtband dichtet den Sack an der Form ab. Eine Pumpe saugt dann die Luft ab, sodass die Außenluft den Stapel zusammendrückt und eingeschlossene Luft entweicht.

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   Im Autoklav aushärten. Der Autoklav erwärmt das Teil, meist auf 120–180 °C. Das Gas im Inneren wird auf etwa 3–7 bar gebracht, das Drei- bis Siebenfache des normalen Luftdrucks, und drückt den Sack zusammen. Das Harz wird weich, fließt und benetzt die Fasern, dann härtet es über einige Stunden aus (vernetzt zu einem harten Feststoff).

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   Entformen, besäumen und prüfen. Nach langsamem Abkühlen werden die Sacklagen abgezogen, und das Teil löst sich von der Form. Kanten werden besäumt und Löcher gebohrt. Kritische Teile werden per Ultraschall auf Lunker (eingeschlossene Blasen) oder nicht verbundene Lagen geprüft.

Wichtige Fakten

Werkstoffe

Prepregs aus Kohlenstoff, Glas oder Aramid (einer zähen Kunstfaser), meist mit Epoxidharz; Waben- oder Schaumkerne für Sandwichplatten

Typische Teile

Flügel- und Leitwerkshäute, Rumpfplatten, Hubschrauberrotorblätter, Formel-1-Chassis, Satellitenplatten

Bauteilgröße

Von handtellergroßen Halterungen bis zu zehn Meter langen Flügelhäuten; begrenzt durch die Innenmaße des Autoklavs

Präzision

Form meist innerhalb von etwa ±0,2–0,5 mm der Werkzeugform; jede Lage ist etwa 0,1–0,3 mm dick

Oberfläche

Formseite glatt und oft glänzend (eine Kopie der Form); Sackseite durch das Abreißgewebe leicht strukturiert

Geeignete Losgröße

Einzelstücke bis einige tausend Teile pro Jahr

Werkzeug- und Maschinenkosten

Formen von etwa 1.000 Dollar (kleine Teile) bis zu 1 Million Dollar oder mehr (große Flugzeugwerkzeuge); Autoklaven von hunderttausenden bis vielen Millionen Dollar

Geschwindigkeit

Das Laminieren dauert Stunden bis Tage pro Teil; ein Härtezyklus dauert meist etwa 3–8 Stunden, Aufheizen und Abkühlen eingeschlossen

Stärken und Grenzen

Wo es eingesetzt wird

• Luft- und RaumfahrtFlügel- und Leitwerkshäute, Rumpfplatten, Klappen, Hubschrauberrotorblätter
• RaumfahrtSatellitenstrukturen, Antennenreflektoren, Trägerraketenverkleidungen
• MotorsportFormel-1-Chassis (die Überlebenszelle des Fahrers), Flügel, Karosserieteile
• SupersportwagenKohlenstoffdächer, -hauben, Aerodynamikteile, einige Chassiswannen
• MedizinRöntgentischplatten (Kohlenstoff lässt Röntgenstrahlen durch), Prothesenfüße

So erkennen Sie es

• Eine sehr glatte, oft glänzende Seite (die Formseite) und eine leicht strukturierte Seite, vom Abreißgewebe geprägt.
• Bei Sichtteilen ein gewebtes Schachbrettmuster aus Kohlenstoff, sichtbar unter klarem Harz.
• Dünne gestapelte Lagen an Schnittkanten sowie Kanten und Löcher, die nach dem Aushärten bearbeitet wurden.
• Dünne Schalen oder Sandwichplatten, manchmal mit sichtbarer Wabe an einer offenen Kante.

Im Vergleich mit

Ansehen

Autoclave Curing Process - Introduction

PolyU IC · Die Grundidee der Autoklavhärtung, Schritt für Schritt

From Layup to Flight-Ready: The Autoclave Process Behind Aerospace Parts

Pressure Equipment Academy · Der ganze Weg vom Laminieren zum ausgehärteten Flugzeugteil

Carbon Fiber Prepreg PART MAKING (Tutorial) PART2

Matthieu Libeert (Mat's Prototyping) · Lagenaufbau und Vakuumverpacken, aus der Nähe

Automated Fiber Placement Machinery by MTorres

Composites Central · Roboter legen Faserband auf große Flugzeugformen

Echte Fotos ansehen

• Wikipedia: Prepreg — Prepreg-Materialien, Lagerung und Autoklavhärtung, mit Fotos
• Fotosuche auf Wikimedia Commons