Faserkunststoffverbunde mit duroplastischer Matrix werden, unter anderem aufgrund ihres Leichtbaupotenzials, in zahlreichen Bauteilen in den verschiedensten Branchen eingesetzt. Ein Nachteil besteht jedoch in der eingeschränkten Reparierbarkeit. Da Matrixrisse oder Delaminationen die Festigkeit des Bauteils verringern und da Duroplaste nicht aufgeschmolzen werden können, ist eine Heilung dieser Schäden nur über aufwendige Reparaturmaßnahmen möglich. Einen neuen Ansatz bieten hier Vitrimere [1]. Im Gegensatz zu klassischen Duroplasten weisen diese jedoch dynamisch kovalente Bindungen auf, die durch erhöhte Temperaturen aktiviert werden können. Dies ermöglicht dann, im ausgehärteten Zustand, einen Bindungsaustausch, sowohl innerhalb einer Probe, als auch zwischen Proben mit direktem Kontakt. Bisherige Untersuchungen zeigen mithilfe mechanischer Versuche bereits das Reparaturpotential auf [2,3].

In dieser Studie wurden weiterführend verschiedene Einflüsse auf den Reparaturprozess untersucht. Dafür wurden glasfaserverstärkte Kunststoffe mittels Resin Transfer Moulding (RTM) hergestellt. Das Matrixmaterial war dabei ein Windkraft-Vitrimersystem. Als Referenz wurde ein Standard-Windkraft-Epoxidharzsystem verwendet. Um Rückschlüsse auf das Verhalten bei Delaminationsschäden ziehen zu können, wurde die scheinbare interlaminare Scherfestigkeit mithilfe von ILSS-Versuchen und die Bruchzähigkeit anhand von DCB-Versuchen analysiert. Im Ausgangzustand wurden vergleichbare Werte zwischen Referenz und Vitrimer festgestellt. Anschließend wurde die Reparatur durch Auslagerung bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, gefolgt von erneutem Testen zur Beurteilung der Reparaturqualität. Ebenso untersucht wurde ein Fügen intakter Proben, ebenfalls über den dynamischen Bindungsaustausch des Vitrimers. Eine Variation der Reparaturparameter, vor allem der Temperatur, des Drucks und der Zeit, konnte deren unterschiedlich hohen Einfluss auf die Reparaturqualität aufzeigen. Auffällig war dabei eine Gelbfärbung der Proben, welche physikalischer Alterung zugeschrieben wird (siehe Abbildung 1). Durch einen Vergleich aller dieser Effekte konnten Empfehlungen für Reparaturen von Vitrimer-Faserkunststoffverbunden abgeleitet werden.

Referenzen

[1] V. Schenk, K. Labastie, M. Destarac, P. Olivier, M. Guerre; Materials Advances, 2022, 3, 8012-8029
[2] A. Ruiz de Luzuriaga, R. Martin, N. Markaide, A. Rekondo, G. Cabañero, J. Rodríguez, I. Odriozola; Materials Horizons, 2016, 3, 241-247
[3] V. Amfilochiou, T. Debsharma, I. De Baere, F. Du Prez, W. Van Paepegem; Composites Part B, 2025, 291, 112023