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Faserverbundwerkstoffe
Prepregs und ihre Verarbeitung
Vorwort
6
Danksagung
8
Inhaltsverzeichnis
10
Abkürzungsverzeichnis und.wichtige.Begriffe
14
1 Einleitung
16
1.1 Werkstoffe
16
1.2 Endlosfaserverstärkte Polymere
19
1.2.1 Eigenschaftsprofil
19
1.2.2 Herstellung
21
1.2.3 Anwendungsgebiete
23
Literatur
24
2 Prepregs und deren Ausgangsmaterialien
26
2.1 Aufbau und Bereitstellung
28
2.2 Matrixsysteme
30
2.3 Fasern und Textilien
33
2.4 Prepreg-Systeme
35
Literatur
39
3 Prepreg-Technologie
42
3.1 Entwicklungsgeschichte
42
3.2 Einleitung: Herstellungsmethoden
44
3.2.1 Aufbau einer Prepreg-Anlage
46
3.2.2 Prepreg-Herstellverfahren
46
3.2.2.1 Hot-Melt-Verfahren
47
3.2.2.2 Lösemittel-Verfahren
52
3.2.3 Prepreg-Varianten
54
3.2.3.1 Slit-Tape
54
3.2.3.2 Tow-Preg
55
3.2.4 Einfluss von Herstellungsparametern
55
3.2.4.1 Harzgehalt
56
3.2.4.2 Imprägnierungsgrad
57
3.2.4.3 Tack
59
Literatur
61
4 Prepregs: Verarbeitungstechnologie
62
4.1 Einleitung
62
4.2 Zuschneiden von Prepregs (engl.:.cutting)
65
4.2.1 Manueller Zuschnitt
65
4.2.2 Automatisierter Zuschnitt
66
4.3 Handlaminieren von Prepregs (Hand-Layup)
70
4.4 Automatisierte Ablegeverfahren: ATL.und.AFP
73
4.4.1 Einleitung
73
4.4.1.1 Ziel der automatisierten Ablegeverfahren
75
4.4.1.2 Abläufe der automatisierten Ablegeverfahren
76
4.4.1.3 Prepregs für automatisierte Ablegeverfahren
80
4.4.1.4 Maschinenarchitektur
84
4.4.2 Automatic Tape Laying (ATL)
87
4.4.2.1 Einführung
87
4.4.2.2 Prepreg-Materialien für ATL
88
4.4.2.3 Funktionsprinzip des ATL-Verfahrens
89
4.4.2.4 ATL-Technologie und wichtige Teilsysteme
92
4.4.2.5 Auswahl der Maschinenkonfiguration für ATL-Verfahren
94
4.4.2.5.1 Maschinenarchitektur für ATL-Verfahren
94
4.4.2.5.2 Konfiguration des ATL-Ablagekopfes
96
4.4.3 Automatic Fiber Placement (AFP)
99
4.4.3.1 Einführung
99
4.4.3.2 Prepreg-Materialien für AFP
100
4.4.3.3 Funktionsprinzip des AFP-Verfahrens
102
4.4.3.4 AFP-Technologie und wichtige Teilsysteme
103
4.4.3.4.1 Maschinenarchitektur für AFP-Verfahren
108
4.4.3.4.2 Konfiguration des AFP-Ablagekopfes
109
4.4.4 Produktivität und Wirtschaftlichkeit der Ablegeverfahren
112
4.4.4.1 Ablegeproduktivität
112
4.4.4.2 Wirtschaftlichkeit der automatisierten Ablegeprozesse
115
4.5 Pultrusion
117
4.6 Hot Forming
121
4.7 Same-Qualified-Resin-Transfer-Moulding-Verfahren (SQRTM)
127
Literatur
129
5 Härtungstechnologien
132
5.1 Grundlagen des Härtungszyklus
132
5.2 Autoklavhärtung
136
5.3 Härtung im Ofen
139
5.4 Quickstep™-Technologie
140
5.5 Pressverfahren
142
5.6 Induktionsverfahren
143
5.7 Mikrowellenhärtung
144
5.8 Elektronenstrahlhärtung
147
Literatur
151
6 Tooling-Technologie
152
6.1 Anforderungen
153
6.2 Tooling-Materialien
155
6.2.1 Metallische Werkstoffe
156
6.2.2 Faserverbundmaterialien GFK/CFK
159
6.2.3 Andere Materialien
162
6.3 Tooling-Herstellung
164
6.3.1 Direkte Formherstellung
164
6.3.2 Indirekte Formherstellung
165
6.4 Tooling-Konzepte und Beispiele
168
6.4.1 Hot-Form-Toolings
168
6.4.2 Aushärtewerkzeuge
170
6.4.2.1 Einseitig geschlossene Aushärtewerkzeuge
174
6.4.2.2 Beidseitig geschlossene Aushärtewerkzeuge
175
6.4.3 Trennmittel und Reinigung
176
Literatur
176
7 Prüfung von Prepregs
178
7.1 Charakterisierung des nicht gehärteten Prepregs
179
7.1.1 Prepreg-Flächengewicht, Harzgehalt und Faserflächengewicht
179
7.1.2 Prozentualer Harzfluss
179
7.1.3 Tack
181
7.1.4 Drapierbarkeit
182
7.1.5 Flüchtige Bestandteile – Volatiles
182
7.1.6 Viskosität
183
7.1.7 Water-Pickup-Test (WPU-Test)
185
7.1.8 Mikroskopie Schnittkantentest
186
7.2 Charakterisierung des gehärteten Prepregs
186
7.2.1 Faservolumengehalt
186
7.2.2 Messung der Glasübergangstemperatur
188
7.2.3 Cured Ply Thickness (CPT)
190
Literatur
190
8 Design und Produktion
192
8.1 Bauweisen-Konzepte
192
8.1.1 Positiv/Negativ-Bauweise
192
8.1.1 Integral/Differenzial-Bauweise
194
8.1.2 Open-Mould-Konzepte
197
8.2 Einflussgrößen und Wechselwirkungen
202
8.2.1 Einflussgrößen bei der Bauteilherstellung
202
8.2.2 Wechselwirkungen bei der Bauteilherstellung
204
Literatur
214
9 Fazit der Autoren
216
Die Autoren
218
Index
220
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