Lengsfeld / Wolff-Fabris / Krämer Faserverbundwerkstoffe

Prepregs und ihre Verarbeitung
1. Auflage 2014
ISBN: 978-3-446-44080-7
Verlag: Hanser, Carl
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Deutsch, 223 Seiten

Prepreg-Materialien, vorimprägnierte Fasern, zur Herstellung von Faserverbundbauteilen finden in der Windenergie- und Luftfahrtindustrie ein breites Anwendungsspektrum. Die Eigenschaften dieser Halbzeuge, die Art der Verarbeitung sowie das Bauteil-Design spielen in ihrer Kombination eine wesentliche Rolle für die Qualität und Tauglichkeit zur Serienfertigung eines Faserverbundbauteils. Das Buch bietet eine ganzheitliche Betrachtungsweise, die den Einfluss und die gegenseitige Beeinflussung der bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen beteiligten Parametern aufzeigt. -Aktueller Stand der Prepreg-Technologie, Prepreg-Generationen und -Entwicklung sowie deren Unterschiede und Trends-Grundlagen der Prepreg-Herstellung und deren Ausgangsmaterialien-Verarbeitungstechnologien und Automation-Wechselwirkungen zwischen Bauweise/Design und Material und zwischen Tooling-Material und -Faserverbundbauteilen/-design-Prüfung von Prepreg-Halbzeugen und Bauteilen, typische Fehlerbilder

Autoren/Hrsg.

Lengsfeld, Hauke

Wolff-Fabris, Felipe

Krämer, Johannes

Lacalle, Javier

Altstädt, Volker

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;6
2;Danksagung;8
3;Inhaltsverzeichnis;10
4;Abkürzungsverzeichnis und.wichtige.Begriffe;14
5;1Einleitung;16
5.1;1.1 Werkstoffe;16
5.2;1.2 Endlosfaserverstärkte Polymere;19
5.2.1;1.2.1 Eigenschaftsprofil;19
5.2.2;1.2.2 Herstellung;21
5.2.3;1.2.3 Anwendungsgebiete;23
5.3; Literatur;24
6;2Prepregs und deren Ausgangsmaterialien;26
6.1;2.1 Aufbau und Bereitstellung;28
6.2;2.2 Matrixsysteme;30
6.3;2.3 Fasern und Textilien;33
6.4;2.4 Prepreg-Systeme;35
6.5; Literatur;39
7;3Prepreg-Technologie;42
7.1;3.1 Entwicklungsgeschichte;42
7.2;3.2 Einleitung: Herstellungsmethoden;44
7.2.1;3.2.1 Aufbau einer Prepreg-Anlage;46
7.2.2;3.2.2 Prepreg-Herstellverfahren;46
7.2.2.1;3.2.2.1 Hot-Melt-Verfahren;47
7.2.2.2;3.2.2.2 Lösemittel-Verfahren;52
7.2.3;3.2.3 Prepreg-Varianten;54
7.2.3.1;3.2.3.1 Slit-Tape;54
7.2.3.2;3.2.3.2 Tow-Preg;55
7.2.4;3.2.4 Einfluss von Herstellungsparametern;55
7.2.4.1;3.2.4.1 Harzgehalt;56
7.2.4.2;3.2.4.2 Imprägnierungsgrad;57
7.2.4.3;3.2.4.3 Tack;59
7.3; Literatur;61
8;4 Prepregs: Verarbeitungstechnologie;62
8.1;4.1 Einleitung;62
8.2;4.2 Zuschneiden von Prepregs (engl.:.cutting);65
8.2.1;4.2.1 Manueller Zuschnitt;65
8.2.2;4.2.2 Automatisierter Zuschnitt;66
8.3;4.3 Handlaminieren von Prepregs (Hand-Layup);70
8.4;4.4 Automatisierte Ablegeverfahren: ATL.und.AFP;73
8.4.1;4.4.1 Einleitung;73
8.4.1.1;4.4.1.1 Ziel der automatisierten Ablegeverfahren;75
8.4.1.2;4.4.1.2 Abläufe der automatisierten Ablegeverfahren;76
8.4.1.3;4.4.1.3 Prepregs für automatisierte Ablegeverfahren;80
8.4.1.4;4.4.1.4 Maschinenarchitektur;84
8.4.2;4.4.2 Automatic Tape Laying (ATL);87
8.4.2.1;4.4.2.1 Einführung;87
8.4.2.2;4.4.2.2 Prepreg-Materialien für ATL;88
8.4.2.3;4.4.2.3 Funktionsprinzip des ATL-Verfahrens;89
8.4.2.4;4.4.2.4 ATL-Technologie und wichtige Teilsysteme;92
8.4.2.5;4.4.2.5 Auswahl der Maschinenkonfiguration für ATL-Verfahren;94
8.4.2.5.1;4.4.2.5.1 Maschinenarchitektur für ATL-Verfahren;94
8.4.2.5.2;4.4.2.5.2 Konfiguration des ATL-Ablagekopfes;96
8.4.3;4.4.3 Automatic Fiber Placement (AFP);99
8.4.3.1;4.4.3.1 Einführung;99
8.4.3.2;4.4.3.2 Prepreg-Materialien für AFP;100
8.4.3.3;4.4.3.3 Funktionsprinzip des AFP-Verfahrens;102
8.4.3.4;4.4.3.4 AFP-Technologie und wichtige Teilsysteme;103
8.4.3.4.1;4.4.3.4.1 Maschinenarchitektur für AFP-Verfahren;108
8.4.3.4.2;4.4.3.4.2 Konfiguration des AFP-Ablagekopfes;109
8.4.4;4.4.4 Produktivität und Wirtschaftlichkeit der Ablegeverfahren;112
8.4.4.1;4.4.4.1 Ablegeproduktivität;112
8.4.4.2;4.4.4.2 Wirtschaftlichkeit der automatisierten Ablegeprozesse;115
8.5;4.5 Pultrusion;117
8.6;4.6 Hot Forming;121
8.7;4.7 Same-Qualified-Resin-Transfer-Moulding-Verfahren (SQRTM);127
8.8; Literatur;129
9;5 Härtungstechnologien;132
9.1;5.1 Grundlagen des Härtungszyklus;132
9.2;5.2 Autoklavhärtung;136
9.3;5.3 Härtung im Ofen;139
9.4;5.4 Quickstep™-Technologie;140
9.5;5.5 Pressverfahren;142
9.6;5.6 Induktionsverfahren;143
9.7;5.7 Mikrowellenhärtung;144
9.8;5.8 Elektronenstrahlhärtung;147
9.9; Literatur;151
10;6Tooling-Technologie;152
10.1;6.1 Anforderungen;153
10.2;6.2 Tooling-Materialien;155
10.2.1;6.2.1 Metallische Werkstoffe;156
10.2.2;6.2.2 Faserverbundmaterialien GFK/CFK;159
10.2.3;6.2.3 Andere Materialien;162
10.3;6.3 Tooling-Herstellung;164
10.3.1;6.3.1 Direkte Formherstellung;164
10.3.2;6.3.2 Indirekte Formherstellung;165
10.4;6.4 Tooling-Konzepte und Beispiele;168
10.4.1;6.4.1 Hot-Form-Toolings;168
10.4.2;6.4.2 Aushärtewerkzeuge;170
10.4.2.1;6.4.2.1 Einseitig geschlossene Aushärtewerkzeuge;174
10.4.2.2;6.4.2.2 Beidseitig geschlossene Aushärtewerkzeuge;175
10.4.3;6.4.3 Trennmittel und Reinigung;176
10.5; Literatur;176
11;7Prüfung von Prepregs;178
11.1;7.1 Charakterisierung des nicht gehärteten Prepregs;179
11.1.1;7.1.1 Prepreg-Flächengewicht, Harzgehalt und Faserflächengewicht;179
11.1.2;7.1.2 Prozentualer Harzfluss;179
11.1.3;7.1.3 Tack;181
11.1.4;7.1.4 Drapierbarkeit;182
11.1.5;7.1.5 Flüchtige Bestandteile – Volatiles;182
11.1.6;7.1.6 Viskosität;183
11.1.7;7.1.7 Water-Pickup-Test (WPU-Test);185
11.1.8;7.1.8 Mikroskopie Schnittkantentest;186
11.2;7.2 Charakterisierung des gehärteten Prepregs;186
11.2.1;7.2.1 Faservolumengehalt;186
11.2.2;7.2.2 Messung der Glasübergangstemperatur;188
11.2.3;7.2.3 Cured Ply Thickness (CPT);190
11.3; Literatur;190
12;8Design und Produktion;192
12.1;8.1 Bauweisen-Konzepte;192
12.1.1;8.1.1 Positiv/Negativ-Bauweise;192
12.1.2;8.1.1 Integral/Differenzial-Bauweise;194
12.1.3;8.1.2 Open-Mould-Konzepte;197
12.2;8.2 Einflussgrößen und Wechselwirkungen;202
12.2.1;8.2.1 Einflussgrößen bei der Bauteilherstellung;202
12.2.2;8.2.2 Wechselwirkungen bei der Bauteilherstellung;204
12.3; Literatur;214
13;9Fazit der Autoren;216
14;Die Autoren;218
15;Index;220

Leseproben

EinleitungAusgangswerkstoffePrepreg-TechnologieVerarbeitungstechnologieHärtungstechnologieTooling-TechnologiePrüfung von PrepregsDesign und Produktion

Über Autor(innen)

Dr.-Ing. Hauke Lengsfeld arbeitet seit 2010 bei Hexcel Composite GmbH als Technical Support Manager.Dr.-Ing. Felipe Wolff-Fabris arbeitet seit 2012 als Leiter des Europäischen Zentrums für Dispersionstechnologien am SKZ - Das Kunststoff-Zentrum.Dipl.-Phys. Johannes Krämer arbeitet seit 2012 bei der BASF SE in der Forschung.Dr.-Ing. Javier Lacalle ist seit 2014 bei M.Torres Deutschland GmbH als Projektmanager und technischer Berater beschäftigtProf. Dr.-Ing. Volker Altstädt leitet seit 2000 die Abteilung Polymer Engineering an der Universität in Bayreuth.