Verbundwerkstoffe - 24. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde
Vortrag
23.05.2024 (CEST)
FKV-Sandwichbauteile via RTM mit in situ Schaumkernerzeugung
AF

Alexander Faas (M.Sc.)

Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH

Faas, A. (V)¹
¹Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH, Kaiserslautern
Vorschau
16 Min. Untertitel (CC)

Sandwichstrukturen können im Resin Transfer Molding (RTM) umgesetzt werden, indem die trockene Preform um einen Sandwichkern ergänzt wird, bevor sie in das Injektionswerkzeug eingelegt wird. Hierzu müssen die Kerne zunächst separat vorgefertigt werden, wobei diese entweder aus Blockmaterial gefräst oder in eigenen Kernwerkzeugen hergestellt werden. Die Preform muss der Sandwichkontur möglichst exakt entsprechen, sodass bei der Harzinjektion die Decklagen im Werkzeug von innen abgestützt werden.

In der hier vorgestellten Herstellungsmethode für Sandwichbauteile wird das Kernmaterial dagegen als noch reaktives Polyurethan (PUR)-Schaumgemisch in das mit der Preform belegte Injektionswerkzeug eingebracht. Nach Abschluss der Schaumexpansion und -aushärtung kann das Harzsystem injiziert werden, um so die Decklagen zu imprägnieren.

Im Gegensatz zur konventionellen Herstellung von Sandwichbauteilen mittels RTM, wird das prozesstechnische Potential der Schaumexpansion ausgenutzt, was zum Wegfall der Vorfertigung des Sandwichkerns führt. Darüber hinaus werden bei der Kernerzeugung in situ die noch trockenen Decklagen gegen die Wekzeugkontur gepresst und damit verdichtet sowie etwaige Unregelmäßigkeiten in der Preform ausgeglichen. Die allseitige Expansion des Schaumkerns ermöglicht sowohl eine hohe Flexibilität in der Formgebung, als auch das Abformen potentiell anspruchsvoller Geometrien wie enger Radien und Hinterschnitte. Auf der strukturellen Ebene steht in Aussicht, dass eine gute Anbindung zwischen Schaumkern und Decklagen entsteht, da der Schaumkern neben der Ausbildung eines „Verzahnungseffektes“ mit der ersten Textillage der Deckschicht auch begrenzt in die Faserstruktur vordringt, was einen fließenden Kern-Deckschicht-Übergang erzeugt.

Die Beherrschung dieses Übergangs stellt prozesstechnisch jedoch auch eine der wesentlichen Herausforderungen des Verfahrens dar. In Abhängigkeit von der eingesetzten Verstärkungsstruktur und der Druckentwicklung bei der Schaumkernerzeugung dringt das Schaumsystem unterschiedlich stark in die Textilstruktur vor, wobei eine übermäßige Permeation der Decklagen durch den Schaumkern der nachfolgenden Harzimprägnierung entgegensteht. Durch Herstellung von Sandwichplatten im Labormaßstab wurde das Potenzial hinsichtlich der Konsolidierung der textilen Decklagen sowie des Ausbildens des Übergangs zwischen Schaumkern und Decklagen untersucht.


Abstract

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