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Kunststoff So lassen sich UD-Tapes effizient herstellen

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Unidirektional faserverstärkte Thermoplast-Halbzeuge, sogenannte UD-Tapes, bieten ein hohes Gewichts- und Kostensenkungspotenzial beispielsweise im Transport-, Sport- oder Medizinsektor. Wie sich UD-Tapes effizient herstellen lassen, untersucht das IKV an der RWTH Aachen derzeit.

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UD-Tapes bieten ein hohes Gewichts- und Kostensenkungspotenzial beispielsweise im Transport-, Sport- oder Medizinsektor.
UD-Tapes bieten ein hohes Gewichts- und Kostensenkungspotenzial beispielsweise im Transport-, Sport- oder Medizinsektor.
(Bild: IKV)

Wie lassen sich UD-Tapes effizient herstellen? Wie kann ihr Anbindungsverhalten an Spritzgießmassen charakterisiert werden? Oder wie lässt sich das Umformverhalten UD-tapebasierter Laminate simulieren? Mit diesen Fragestellungen beschäftigt sich das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen intensiv. Ziel dabei ist es, die Einflüsse auf Folgeprozesse zu quantifizieren und die Endproduktqualität zu optimieren.

Morphologischen Eigenschaften sind entscheidend

UD-Tapes werden beispielsweise direkt in Spritzgießprozesse integriert. Hier reduzieren sie die Wanddicke von Spritzgussbauteilen und damit auch die Materialkosten. Auch in der Produktion von lastpfadgerechten multiaxial faserverstärkten Laminaten, die ein geringes Gewicht mit maximal möglichen mechanischen Eigenschaften vereinen, werden UD-Tapes eingesetzt. Derartige Laminate lassen sich dreidimensional verformen. Im Spritzgießprozess werden sie mit Funktionselementen wie Verrippungen oder Anbindungselementen versehen. Damit können sie eine hohe Bauteil- und Funktionskomplexität erzielen, wie sie beispielsweise für Batteriegehäuse im Transportsektor gefordert sind.

Entscheidend für die thermomechanischen Eigenschaften der UD-Tapes sind die morpholgischen Eigenschaften, insbesondere wie porös und homogen die Faserverteilung über dem Querschnitt ist. Die UD-Tapes beeinflussen somit die Weiterverarbeitung und die Eigenschaften der Endprodukte. Das IKV betrachtet deshalb in vielfältigen Forschungsaktivitäten den ganzheitlichen Prozess. Durch Korrelation von Inline-Sensordaten mit der UD-Tape-Morphologie lässt sich eine Qualitätssicherung in die UD-Tape-Produktion integrieren.

UD-Tapes für den Großserieneinsatz qualifizieren

Weiterhin entwickelten die Wissenschaftler eine Umformsimulation von UD-tapebasierten Laminaten und berücksichtigten dabei die lokale Laminatmorphologie. Dabei untersuchten sie die Einflussfaktoren der verwendeten Materialien auf das Anbindungsverhalten im Spritzgießprozess zur Funktionalisierung von UD-Tapes bzw. Laminaten. Alle gewonnenen Erkenntnisse fließen in die strukturmechanische Auslegung hybrider Bauteile (UD-Tapes mit Spritzgießfunktionalisierung) ein. Das übergeordnete Ziel der genannten Forschungsarbeiten ist die Steigerung des Verständnisses der beteiligten Einzelprozesse auf die Bauteileigenschaften (Kosten, Gewicht, mechanische Performance), um das Potenzial von UD-Tapes bestmöglich auszunutzen und für den Großserieneinsatz zu qualifizieren.

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