Harzinjektion (RTM) und Infusion
Trockene Faser in einer Form; flüssiges Harz wird eingepresst (RTM) oder per Vakuum eingezogen (Infusion)
Beim Resin Transfer Molding (RTM, Harzinjektionsverfahren) und bei der Harzinfusion liegt zuerst trockenes Fasergewebe in einer Form. Dann wird flüssiges Harz unter Druck eingepresst (RTM) oder per Vakuum eingezogen (Infusion), bis jede Faser getränkt ist. Bootsrümpfe, Rotorblätter von Windkraftanlagen und viele Karosserieteile entstehen so, ohne teures Prepreg und ohne Autoklav.
So funktioniert es
Trockene Fasern einlegen. Gewebelagen kommen in die Form, oft als Preform vorgeformt (ein trockener Faserzuschnitt, der schon die Form des Teils hat). Schaum- oder Balsakerne können für steife, leichte Sandwichplatten ergänzt werden.
Die Form schließen. Bei RTM schließt eine starre zweite Formhälfte von oben, und eine Presse hält sie zu. Bei der Infusion wird eine flexible Kunststofffolie über eine einseitige Form geklebt und die Luft abgesaugt.
Das Harz zuführen. RTM pumpt gemischtes Harz (Harz plus Härter) typischerweise mit 1–10 bar ein, beim Hochdruck-RTM für Autos mit deutlich höherem Druck. Bei der Infusion zieht das Vakuum Harz aus einem offenen Topf, unterstützt von einem Fließhilfsgewebe (einem groben Netz, das es schnell verteilt).
Füllen, aushärten und entformen. Das Harz kriecht als Fließfront vorwärts und drückt die Luft durch die Entlüftung oder den Vakuumausgang hinaus. Sobald Harz den Ausgang erreicht, wird der Einlass abgeklemmt. Das Harz härtet (durch eine chemische Reaktion) in einer beheizten Form, bei Raumtemperatur oder im Ofen aus; dann wird das Teil entformt und beschnitten.
Wichtige Fakten
- Werkstoffe
- Gewebe aus Glas, Carbon oder Aramid (einer zähen Kunstfaser); Polyester-, Vinylester- oder Epoxidharze; Schaum- oder Balsakerne
- Typische Teile
- RTM: Autodächer und Karosserieteile, Fahrradrahmen, Fanblätter von Strahltriebwerken; Infusion: Bootsrümpfe und Decks, Rotorblätter von Windkraftanlagen
- Bauteilgröße
- RTM: handtellergroß bis etwa Autodachgröße; Infusion: bis zu Bootsrümpfen und Windkraftblättern von über 100 m Länge
- Präzision
- RTM: beide Seiten geformt, typischerweise innerhalb von etwa ±0,2–0,5 mm; Infusion: eine genaue Seite, die Dicke kann um etwa 5–10 % schwanken
- Oberfläche
- RTM: auf beiden Seiten glatt; Infusion: auf der Formseite glatt, auf der Folienseite strukturiert
- Geeignete Losgröße
- Infusion: Einzelstücke bis einige Hundert; RTM: Hunderte bis zehntausende pro Jahr
- Werkzeug- und Maschinenkosten
- Infusion: eine Form plus Wegwerf-Folienmaterial, von einigen Tausend Dollar (kleine Teile) bis zu Millionen (Formen für Windkraftblätter); RTM: zwei aufeinander abgestimmte Formen plus Injektionseinheit und Presse, von einigen Zehntausend bis zu Millionen
- Geschwindigkeit
- Hochdruck-RTM: einige Minuten pro Teil; normales RTM: etwa 15 Minuten bis einige Stunden; Infusion: Stunden bis ein Tag, einschließlich Foliensetup
Stärken und Grenzen
Stärken
- Kein Prepreg, keine Tiefkühlung, kein Autoklav: niedrigere Material- und Anlagenkosten
- RTM liefert zwei fertige Seiten und wiederholbare Dicke
- Die Infusion lässt sich auf riesige Teile wie Rümpfe und Blätter skalieren
- Geschlossenes Verfahren: weit weniger Dämpfe als beim offenen Handlaminieren
Grenzen
- Das Harz muss jede Ecke erreichen, bevor es geliert (zu erstarren beginnt), sonst bleiben trockene Stellen
- RTM-Formen müssen dem Einspritzdruck standhalten, sind also schwer und teuer
- Die Infusion liefert nur eine gute Seite und verbraucht viel Wegwerfmaterial
- Faseranteil und Qualität liegen meist etwas niedriger als bei Autoklav-Prepreg
Wo es eingesetzt wird
- SchifffahrtBootsrümpfe, Decks und Aufbauten
- WindenergieRotorblätter von Windkraftanlagen, die größten über 100 m lang
- AutomobilbauCarbon-Dachpaneele, Karosserie- und Chassisteile (Hochdruck-RTM)
- Luft- und RaumfahrtFanblätter von Strahltriebwerken aus 3D-gewebtem Carbon, Halterungen, Türen und Rahmen
- SportCarbon-Fahrradrahmen und -gabeln, Kajaks
So erkennen Sie es
- RTM-Teile sind auf beiden Seiten glatt, mit einem dünnen beschnittenen Rand, wo sich die beiden Formhälften trafen.
- Infusionsteile sind auf der Formseite glänzend und zeigen auf der Innenseite eine leichte Gewebe- oder Abreißgewebe-Struktur.
- Kleine Stümpfe oder abgeschliffene Stellen, an denen Harzeinlass und Entlüftung angeschlossen waren.
- Sehr große einteilige Schalen wie Rümpfe und Blätter, ohne Fugen in der Haut.
Im Vergleich mit
Ansehen
SAERTEX Group · Eine kurze Erklärung der RTM-Schritte
Easy Composites Ltd · Folienaufbau, Fließhilfe und die wandernde Fließfront, von Anfang bis Ende
TPI Composites · Infusion im Riesenmaßstab in einer Fabrik für Windkraftblätter
TIME Bicycles · RTM bei der Herstellung von Carbon-Fahrradrahmen
Echte Fotos ansehen
- Wikipedia: Resin Transfer Molding — RTM und vakuumunterstütztes RTM (Infusion), mit Beispielen
- Fotosuche auf Wikimedia Commons
Merken
- Zuerst kommt die trockene Faser hinein; das flüssige Harz folgt.
- RTM drückt Harz in eine starre geschlossene Form; die Infusion zieht es per Vakuum unter einer Folie ein.
- Günstiger als Prepreg und Autoklav und groß genug für Rümpfe und Windkraftblätter.
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Alle 100 Verfahren
10.1Laminieren und AutoklavhärtungPrepreg-Lagen auf einer Form gestapelt, vakuumverpackt und unter Hitze und Druck ausgehärtetLektion öffnen
10.3PultrusionFasern werden ohne Unterbrechung durch Harz und ein beheiztes Werkzeug gezogenLektion öffnen
10.4FaserwickelnHarzgetränkte Faser, auf einen rotierenden Dorn gewickeltLektion öffnenAusprobieren
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