Effiziente Fertigung von Pultrusionspro­filen mit Oberflächenpro­filierung

Gängige Pultrusionsprofile in der Regel ohne Oberflächenprofilierung

Das Pultrusions- oder Strangziehverfahren ist prädestiniert für die Fertigung endloser Kunststoffstrukturen mit Faserverstärkung. Die Weiterentwicklungen dieser Fertigungstechnologie ermöglichen heutzutage neben der Herstellung von geraden Vollquerschnitts- und Hohlprofilen auch komplexere Strukturen mit zusätzlichen Stegen im Hohlquerschnitt sowie einfach und mehrfach gekrümmter Strukturen. Allen diesen Profilen gemein ist eine axiale glatte Gestalt ohne Oberflächenprofilierung. So sind für die Einleitung axialer Lasten in die Profile zusätzliche Profilbearbeitungen oder die Anbringung zusätzlicher Elemente notwendig. Dies reduziert die Effizienz des Pultrusionsverfahrens.

FKV-Bewehrung für größere Leichtigkeit und mehr Designfreiheit im Bauwesen

Bewehrungsstäbe aus faserverstärkten Kunststoffen (FKV) zur Verstärkung von Betonstrukturen sind ausgezeichnete Anwendungen für das Pultruionsverfahren. Gegenüber Stahlbewehrungsstäben ermöglichen diese durch geringere Dichten und höhere chemische Resistenzen mittels reduzierter Betonüberdeckung die Gestaltung leichterer Bauelemente bei höherer architektonischer Freiheit. Für eine optimale Verbindung im Beton benötigen die FKV-Bewehrungsstäbe eine Oberflächenprofilierung. Bei bereits entwickelten Profilierungsansätzen wie Besanden, Wickeln oder Fräsen werden diese meist über einen zusätzlichen Fertigungsschritt realisiert. Dabei nutzen diese jedoch nicht das gesamte Lastpotenzial der Stäbe aus.

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Helixpultrusion für oberflächenprofilierte und axial faserverstärkte Bewehrungsstäbe

Das Forschungsprojekt „Beschichtungen und Bewehrungsstrukturen für den Carbonbetonbau“ im Cluster „C³ – Carbon Concrete Composite“ (Link: https://www.bauen-neu-denken.de/) fokussierte u.a. unterschiedlichste Gestaltungs- und Fertigungsvarianten für stabförmige Bewehrungsstrukturen aus thermoplastischen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK). Dabei wurde mit der Helixpultrusion eine effiziente Fertigungstechnologie entwickelt und erprobt. Sie ermöglicht in einem Prozessschritt die Urformung von oberflächenprofilierten CFK-Stäben mit hauptsächlich in axialer Belastungsrichtung orientierten Verstärkungsfasern. Dies wurde demonstratorisch in einer Kleinserie an Bewehrungsstäben aus Kohlenstofffasern mit thermoplastischer Polyamidmatrix realisiert. Für weitere Anwendungen ist die Weiterentwicklung der Helixpultrusion für duromere Matrixsysteme und andere Verstärkungsfaserwerkstoffe geplant.