Lektion 10.3UrformenKapitel 10 · Verbundwerkstoffe

Pultrusion

Fasern werden ohne Unterbrechung durch Harz und ein beheiztes Werkzeug gezogen

Beim Pultrudieren (Strangziehen) werden endlose Fasern durch ein Harzbad und dann durch ein heißes Werkzeug gezogen, in dem das Harz um sie herum aushärtet. Heraus kommt ein endloser Stab, ein Rohr oder ein Träger mit durchgehend gleichem Querschnitt, der im Lauf auf Länge geschnitten wird. Leiterholme aus Glasfaser, Gitterroste und Kabelrinnen entstehen so.

Foto: Thomastechnik, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Pultrusionsanlage von der Seite: sechs Stationen vom Gatter bis zur Säge, dazu typische ProfileDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten. Die Formenreihe zeigt typische Profile; jedes braucht sein eigenes Werkzeug.

So funktioniert es

Fasern zuführen. Rovings (ungedrehte Bündel aus Endlosfasern) laufen von einem Gatter ab, einem Gestell mit Spulen. Oft kommen Matten oder Gewebebänder dazu, damit das Profil auch quer zur Länge fest ist.
In Harz tränken. Die Fasern laufen durch ein offenes Harzbad, oder das Harz wird direkt in das Werkzeug injiziert. Gängig sind Polyester-, Vinylester- und Epoxidharz.
Die Form sammeln. Führungsplatten, sogenannte Vorformer, pressen überschüssiges Harz aus und bringen die nassen Fasern nahe an den endgültigen Querschnitt.
Im beheizten Werkzeug aushärten. Ein Stahlwerkzeug, typischerweise etwa 0,5–1,5 m lang, gibt die genaue Form vor. Eine Wärme von etwa 100–200 °C lässt das Harz aushärten, bevor das Profil das Werkzeug verlässt.
Kontinuierlich ziehen. Raupenbänder oder zwei abwechselnd greifende Klemmen fassen das ausgehärtete Profil und ziehen die ganze Anlage. Dieses Ziehen gibt dem Verfahren den Namen (englisch pull plus extrusion).
Auf Länge schneiden. Eine fliegende Säge, die beim Schneiden mit dem Profil mitläuft, trennt Stücke auf Länge ab, ohne die Anlage anzuhalten.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Meist Glasfaser, auch Carbon oder Basalt; Polyester-, Vinylester-, Epoxid- oder Polyurethanharz
Typische Teile: Stäbe, Rohre, I-Träger, U-Profile, Winkel, Flachstäbe, Leiterholme, Roststäbe, Kabelrinnen
Bauteilgröße: Querschnitte von wenigen Millimetern bis etwa 1 m Breite; beliebige Länge, nach Bedarf geschnitten
Präzision: Querschnitt typischerweise innerhalb von etwa ±0,2–0,5 mm, je nach Größe
Oberfläche: Glatt und harzreich; oft mit einem Oberflächenvlies (einem dünnen Fasergewebe) als Witterungsschutz
Geeignete Losgröße: Lange Serien eines Profils, oft Kilometer
Werkzeug- und Maschinenkosten: Werkzeuge: grob 5.000 bis über 100.000 US-Dollar pro Stück; komplette Anlagen: etwa 100.000 bis über 1 Million Dollar
Geschwindigkeit: Typischerweise etwa 0,2–3 m pro Minute, rund um die Uhr

Stärken und Grenzen

Stärken

Kontinuierlich und automatisiert: niedrige Kosten pro Meter, wenig Abfall
In Längsrichtung sehr fest und steif, oft 60–70 % Faseranteil nach Gewicht
Glasfaserprofile rosten nicht, sind leicht und leiten keinen Strom
Jede Länge in einem Stück, im Lauf geschnitten

Grenzen

Nur gerade Profile mit einem gleichbleibenden Querschnitt
Quer zur Länge deutlich schwächer, wenn keine Matten oder Gewebe hinzukommen
Jeder neue Querschnitt braucht ein eigenes Werkzeug, und Umrüstungen dauern
Ausgehärtete Duroplastprofile lassen sich schwer recyceln

Wo es eingesetzt wird

BauwesenGitterroste, Handläufe, Fenster- und Türrahmenprofile, Faser-Bewehrung
ElektrikKabelrinnen, Leiterholme, isolierende Stäbe und Masten
InfrastrukturFußgängerbrücken, Brückendecks, Kühlturmkonstruktionen
EnergieCarbonstreifen für Holmgurte von Windkraftblättern, Strommasten
AlltagsgegenständeZeltstangen, Werkzeugstiele, Pflanzstäbe

So erkennen Sie es

Ein langes Stück mit überall genau gleichem Querschnitt und sägegeschnittenen Enden.
Feine Faserstreifen in Längsrichtung an der Oberfläche, manchmal unter einem dünnen, papierartigen Vlies.
Am Schnittende eine dichte Masse aus Faserpunkten: die Rovings im Querschnitt.
Klassischer Look: gelbe, graue oder grüne Glasfaser-Gitterroste, Leiterholme und Handläufe.