Der Bedarf an Strukturen mit lastpfadgerechter Geometrie hoher Komplexität, welche mit kurzer Fertigungsdauer und gleichzeitig unter einfachen Prozessbedingungen fertigbar sind, ist in vielen Branchen für Hochleistungsbauteile evident. Das Fertigungsprinzip der UV-Härtung von Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) ist theoretisch in der Lage, die genannten Anforderungen verbunden mit höchsten Leichtbaugraden ganzheitlich abzubilden. Jedoch bestehen insbesondere für das Verständnis der Aushärtekinetik noch ungelöste wissenschaftliche Fragestellungen. Gegenwärtig ist die Adaption UV-induzierter Härtung in den Verfahren Nasswickeln, Pultrusion und 3D-Druck Stand der Forschung.

Die UV-gestützte Aushärtung duroplastischer Kunststoffe wird durch die Beigabe eines Photoinitiators, welcher auf die gewünschte Wellenlänge im ultravioletten Spektrum (100 – 380 nm) abgestimmt ist, ermöglicht. Dadurch entfällt die Mischung des Harzes mit einer Härterkomponente und eine Polymervernetzung bei Bestrahlung des Materials in wenigen Sekunden wird ermöglicht. Die Vorteile des Härtungsprinzips liegen neben der Verfahrensgeschwindigkeit in der Möglichkeit werkzeugloser Produktionstechnik, welche ohne externe Wärmezufuhr auskommt und in der unkomplizierten Lagerung der Matrixmaterialien.

Wissenschaftler am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden erarbeiten bisher fehlende tiefergehende Kenntnisse der zugrundeliegenden Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen und Materialmodelle mithilfe von Multiskalenmodellierung um die Vernetzungsreaktion beeinflussende Prozessparameter und Eigenschaften entstehender FKV gezielt auslegen zu können. Die so geschaffenen Grundlagen sollen es Industrieanwendern dann ermöglichen, Prozesse mittels UV-Härtung zu ergänzen und eigene Portfolios um individualisierte Produktlösungen zu erweitern.

Der Vortrag thematisiert erste Modellansätze zum UV-Wellenfortschritt in Glasfaserverbunden, experimentelle Abgleiche mit Versuchsdaten und den Einsatz von UV-Härtung in FKV-Fertigungsverfahren am ILK.