Nachhaltige faserverstärkte Kunststoffe im Spritzguss
Faserorientierung und Faserschädigung in Experiment und Simulation
von Katharina AlbrechtDer Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen und von Recycling-Werkstoffen in Faserverbundwerkstoffen als Leichtbauwerkstoff vereint viele Aspekte der Nachhaltigkeit. Auf der Basis dieser Arbeit soll naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) und Kunststoffen, verstärkt mit rezyklierten Kohlenstofffasern (rCFK), ein Zugang für den Einsatz als spritzgegossenes Serienbauteil im Automobilbereich eröffnet werden. Damit Designer und Ingenieure einen derartigen Werkstoff im Produktentwicklungsprozess im Automobilbereich einsetzen können, muss dieser mit numerischen Simulationen abgebildet werden können. Aktuell sind in den kommerziellen Software-Programmen für Spritzguss-Simulationen vor allem Modelle für Glasfasern integriert. Naturfasern und rezyklierte Kohlenstofffasern besitzen jedoch eine viel größere Variation ihrer morphologischen und mechanischen Eigenschaften, was die direkte Übertragung bestehender Modelle erschwert. Zu Beginn dieser Arbeit gab es noch keine Modelle zur Simulation von spritzgegossenen NFK. Daher galt es, diese Lücke zu schließen.
Die vorliegende Arbeit ist damit ein wichtiger Schritt in Richtung des frühzeitigen Einsatzes von Simulationstools im Produktentwicklungsprozess von NFK und rCFK, damit Designer und Ingenieure in der Zukunft bei der Werkstoffauswahl im größeren Umfang nachhaltige Verbundwerkstoffe berücksichtigen können.
