Thermoplastver­bunde

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Thermoplastische Faserverbundwerkstoffe für Leichtbauanwendungen sind eine Kombination anforderungsgerechter faserbasierter Materialien mit einem thermoplastischen Matrixsystem, wie Polypropylen (PP), Polyamid (PA) oder Polyetheretherketon (PEEK). Aus den Eigenschaften der thermoplastischen Matrix ergeben sich besondere anwendungsbezogene Vorteile an die daraus gefertigten Faserverbundwerkstoffe, z. B.:

• hohe Bruchdehnung der Matrix,
• gutes Impactverhalten (Energieaufnahme im Crashfall),
• unbegrenzte Lagerfähigkeit von Prepregs (vorgetränkte Faserhalbzeuge) bzw. Organoblechen,
• Schweißbarkeit sowie
• Nachverformbarkeit und
• geringe Taktzeiten für die großserientaugliche Bauteilherstellung.

Eine besondere Herausforderung für die Herstellung hochbeanspruchbarer thermoplastischer Faserverbundwerkstoffe besteht jedoch aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Viskosität in der Realisierung einer vollständigen Imprägnierung und Benetzung aller Verstärkungsfasern.

Ein am ITM intensiv verfolgter Ansatz zur Umsetzung langfaserverstärkter thermoplastischer Bauteile basiert auf der Entwicklung und Umsetzung von flexibel an die Anforderungen anpassbaren Hybridgarnen als Kombination aus Hochleistungsverstärkungsfasern und unterschiedlichsten thermoplastischen Matrixfasern, wie Kohlenstoff/PEEK oder Glasfaser/Polypropylen. Eine gezielte Einstellung der Verarbeitungseigenschaften der Hybridgarne auf die Anforderungen der textilen Fertigungsprozesse erlaubt die Herstellung beanspruchungsgerechter textiler Verstärkungsstrukturen mit komplexen 2D- und 3D-Geometrien. Durch die gute und homogene Vermischung von Verstärkungs- und Matrixkomponenten in den Hybridgarnen sind die Fließwege der Matrix bei der Konsolidierung in Thermopressprozessen sehr gering und durch die vollständige Imprägnierung wird eine umfassende Aktivierung aller Verstärkungsfasern für die Lastübertragung im Bauteil erreicht.

Das ITM verfügt über umfassendes Wissen bezüglich Entwicklung und Umsetzung simulationsgestützter Prozessketten zur Herstellung und Verarbeitung textiler Strukturen für thermoplastische Bauteilstrukturen und über ein umfangreiches Know-How für eine gezielte Einstellung der Material- und Bauteileigenschaften. Dieser Vorteil ermöglicht es dem ITM die Auslegung von Bauteilherstellungsprozesse zur Fertigung von Organoblechen und/oder 2D- bzw. 3D-Faserverbundbauteilen ebenfalls intensiv zu unterstützen.

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