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Verbundwerkstoff Hohe Festigkeit bei geringem Gewicht

| Redakteur: Dorothee Quitter

Seine dünnflüssigen Gusspolyamide kombiniert Handtmann Elteka jetzt mit Carbon- und Glasfasergelegen zu dem neuen Verbundwerkstoff Hicompelt. Timo Rothenbacher, verantwortlich für Werkstoff- und Verfahrensentwicklung, erklärt die Eigenschaften, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten.

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(Bild: D.Quitter/konstruktionspraxis)

Handtmann Elteka hat mit Hicompelt einen neuen Verbundwerkstoff entwickelt. Was ist das Besondere an diesem Composite?

Hicompelt ist gleich in zweierlei Hinsicht ein echter Hybrid: Einerseits hinsichtlich der verschiedenen Ausgangsmaterialien, die bei diesem Composite zum Einsatz kommen, andererseits aber auch hinsichtlich der Kombinationsmöglichkeit mit Metallinserts.

Anders als bei den bisher bekannten Composite-Werkstoffen ist das Material sehr schlagzäh, weswegen Hicompelt im Falle eines Aufpralls nicht splittert. Es würde sich eher verformen und ist auch wieder reparierbar. Durch den Einsatz von Thermoplasten ist das Material zudem recyclingfähig. Ein bedeutendes Alleinstellungsmerkmal von Hicompelt ist die Möglichkeit, Befestigungselemente direkt bei der Herstellung in das Bauteil einzugießen.

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Wie erfolgt die Herstellung?

Die Herstellung erfolgt im sogenannten T-RTM Verfahren, dem thermoplastischen Resin Transfer Molding. Dabei wird ein niedrigviskoses, mit Katalysator und Aktivator versetztes, Thermoplast zunächst just-in-time aufgeschmolzen. Es durchdringt dann in fast wässriger Form das jeweilige Gelege. Dort polymerisiert es aus. Im Vergleich zu Epoxidharz oder PU erlauben diese Gusspolyamide längere Fließwege. Auch höhere Faservolumenanteile und damit größere Steifigkeitswerte sind für die Bauteile möglich. Bei Hicompelt erreichen wir bis zu 65 % Faservolumenanteil.

Lassen sich mit diesem Verfahren auch Großserien realisieren?

Ja, genau dafür ist dieser Prozess prädestiniert. Es entsteht bereits während des Prozesses ein fertiges Bauteil, das keiner oder nur noch geringer Nachbearbeitung bedarf. Zum anderen dauert die Polymerisation mit Caprolactam nur zwei Minuten, bei Laurinlactam etwas länger – 20 Minuten. Bei ersterem Matrixmaterial sind also mit nur einem Werkzeug auch Großserien realistisch realisierbar.

Welche Matrixwerkstoffe und Fasern können verwendet werden?

Wir arbeiten derzeit hinsichtlich Matrixwerkstoffen mit den Thermoplasten PA 6C und unserem hauseigenen Lauramid, einem PA 12C. Infiltriert werden damit Carbon- oder Glasfasern, oder ein Gemisch aus beiden Fasern. Letztlich entscheidet immer die konkrete Anwendung, welche Faser überhaupt bzw. zu welchem Anteil zum Einsatz kommt.

Für welche Anwendungen ist der Leichtbauwerkstoff besonders geeignet?

Allgemein gesprochen für alle Strukturbauteile, in denen es auf Gewichtseinsparung oder generell geringes Gewicht bei hohen Anforderungen an Stabilität ankommt. Die Anforderungen hinsichtlich CO2-Emissionen werden ja immer strenger, da zählt jedes Gramm. Große Automobilisten testen Hicompelt-Bauteile derzeit sowohl an der Karosserie als auch beim Interieur. Wir sind in Gesprächen mit Flugzeugherstellern. Hier ist der neue Verbundwerkstoff beispielsweise für Sitze oder auch das Innere von Türen denkbar.

Wie kann der Konstrukteur bei der Auslegung von Formteilen aus Hicompelt vorgehen, d.h. welche Materialkennwerte kann er verwenden?

Wir haben Hicompelt natürlich schon getestet und im hauseigenen Labor Materialwerte für die verschiedenen Materialvarianten ermittelt. Einer der besonderen Vorteile von Handtmann Elteka ist ja, dass unsere Ingenieure genau diese Auslegungs- und Berechnungsleistung für die interessierten Kunden erbringen. Der Kunde formuliert seine Anforderungen und wir erarbeiten, gerne auch gemeinsam mit ihm, Vorschläge für die optimale Auslegung.

Vielen Dank Herr Rothenbacher.

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