Matrixhybride - Werkstoff- und Technologieentwicklung zur form- und stoffschlüssigen Kopplung thermoplastischer und duroplastischer FVK-Laminate
Charakterisierung und Modellierung der matrixhybriden Verbindung sowie Schweißbetrachtungen
von Holger BüttemeyerFür Faserverbundkunststoffe (FVK) werden als Matrixmaterialien entweder Thermoplaste oder Duroplaste verwendet. Beide Matrixsysteme besitzen teilweise sehr verschiedene Eigenschaften, weswegen sich sowohl die Verarbeitung als auch die späteren Bauteileigenschaften stark voneinander unterscheiden. Das Gesamtziel des Forschungsprojektes Matrixhybride war eine Kombination dieser beiden Matrices in einem Verbundwerkstoff, um duroplastische FVK-Bauteile über Schweißverfahren fügen zu können.
Die Kopplung beider Matrixsysteme erfolgt über die Kombination der Verbindungstechniken Form- und Stoffschluss. Der Formschluss wird durch ein textiles Halbzeug erzeugt. Hierfür werden vorrangig Gewebe eingesetzt, deren Kett- und Schussfäden alternierend die Matrixseite wechseln. Der Stoffschluss musste über den Nachweis adhäsiver Bindungen an der Grenzfläche zwischen duroplastischer und thermoplastischer Matrix erreicht werden.
Nach der Herstellung und Prüfung hybrider Laminate, vorwiegend auf Basis Luftfahrt-zugelassener Epoxidharze und PEI als Thermoplast, wurden erfolgreich Schweißversuche auf Demonstrator-Bauteilen durchgeführt.
Die neue Werkstoff- und Technologieentwicklung schließt eine bisher vorhandene gravierende Verfahrenslücke bei Fügeprozessen im Compositebereich.
Die Fertigung hybrider Laminate erfolgt in zwei Technologiestufen, der thermoplastischen Teilkonsolidierung von Geweben und anschließend dem weiteren duroplastischen Laminataufbau auf endgültige Bauteilwandstärke.
Partner am Gesamtprojekt waren neben Projektkoordinator Cotesa GmbH, Mittweida: Sächsisches Textilforschungs-institut e. V., Cetex gGmbH, Rucks Maschinenbau GmbH, Eichler & Meurers Industrietechnik GmbH und Faserinstitut Bremen e. V.
