Wissenschaftli­che Grundlagen zur Strukturfixie­rung textiler Halbzeuge mit Hybridgarnen für komplexe, beanspruchungs­gerechte Preforms

Sowohl die Bearbeitung des Grundlagenprojekts D3 als auch des IGF-Projektes A3 erfolgen am ITM in enger Kooperation der Professuren Textiltechnik und Konfektionstechnik unter der Leitung von Prof. Chokri Cherif und Prof. Sybille Krzywinski.

Im Rahmen des TP D3 “Entwicklung der Grundlagen zur Strukturfixierung textiler Halbzeuge mit Hybridgarnen für komplexe, beanspruchungsgerechte Preforms“ werden die grundsätzlichen Möglichkeiten der Fixierung textiler Verstärkungsstrukturen durch vollflächige oder lokale Einbindung von thermoplastischen Fäden oder GF/PP-Hybridgarnen während der Flächenbildung theoretisch und experimentell untersucht. Die Aktivierung der thermoplastischen Faserkomponente erfolgt durch Aufschmelzen. Dafür wird ein geeignetes Energie-einleitungskonzept entwickelt.

Im Fokus der Untersuchungen steht die Variation der Verstärkungsstruktur durch die zielgerichtete Einbindung von Hybridgarnen für die Herausbildung von Fixierungszonen zur Verbesserung der Handhabbarkeit komplexer Preforms bei Handlings- und Stapelprozessen sowie des Umformverhaltens. Die thermoplastische Komponente der verwendeten GF/PP-Hybridgarne wird dabei entsprechend der zu realisierenden Preforms großflächig, rasterförmig oder verformungsgerecht partiell zur Fixierung genutzt. In den theoretischen Untersuchungen werden vorrangig die bindungstechnischen Möglichkeiten der Web- und Mehrlagenflach-stricktechnik betrachtet und hinsichtlich ihres Potenzials zur lokalen Fixierung bewertet.

Zur Unterstützung der Preformauslegung werden wissenschaftliche Grundlagen zur Simulation des Drapierverhaltens unter besonderer Berücksichtigung der lokalen Strukturfixierung erarbeitet. Die Ergebnisse der Drapierbarkeitssimulation werden begleitend zur Festlegung der Fixierbereiche und für die Drapierbarkeitsbeeinflussung in TP D3, aber auch in den TP A3 und A4 genutzt. In Abhängigkeit vom zu erzielenden Fixiergrad werden der Aufbau bzw. die Struktur der Fixierfäden, die flächenbildungsspezifischen Integrationsmöglichkeiten für Fixierfäden sowie die Art der Energieeinleitung zum Aufschmelzen der Thermoplastkomponente (IR ein-/beidseitig) untersucht. Die dabei erzielbaren Haftungseigenschaften und die geometrische Ausdehnung der Fixierzonen sowie die Adhäsionseigenschaften zu den im RTM- und Spritzgießverfahren verwendeten Matrixsystemen sind ebenfalls Forschungsgegenstand.

Die Untersuchungen im Rahmen des Grundlagenprojekts werden exemplarisch am Beispiel umzuformender Lagenpakete für ausgewählte Basisgeometrien (siehe Bild 1) durchgeführt und bewertet.

Danksagung

Die finanzielle Förderung des DFG-Vorhabens CH 174/16-1; KR 3487/5-1 erfolgt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG.

Wir danken der DFG für die Bereitstellung der finanziellen Mittel sowie für die Förderung der weiteren Projekte innerhalb des Clusters „Leichtbau und Textilien“. Außerdem danken wir allen Partnern, die uns in der Forschungsarbeit zu diesem Themenkreis unterstützen.