Verfügbarkeit: Faserverbundwerkstoffe

Faserverbundwerkstoffe: Prepregs und ihre Verarbeitung

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Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser:	Lengsfeld, Hauke 1971- (VerfasserIn), Lacalle, Javier (VerfasserIn), Neumeyer, Thomas (VerfasserIn), Altstädt, Volker 1954- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	München Hanser [2020]
Ausgabe:	2., aktualisierte und erweiterte Auflage
Schlagworte:	Faserverbundwerkstoff Prepreg Bauteildesign FBKTSONS: Andere Anwendungen Faserverbundbauteile Halbzeug KUST2020 Prepregherstellung Prepregmaterialien Verarbeitung
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XIX, 266 Seiten Illustrationen 25 cm
ISBN:	9783446448827 3446448829

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adam_text	INHALT VORWORT ZUR ZWEITEN AUFLAGE ................................................................ V DANKSAGUNG ............................................................................................. VII DIE AUTOREN ....................................................................... IX ABKUERZUNGSVERZEICHNIS ......................................................................... XVII 1 EINLEITUNG ........................................................................................ 1 FELIPE WOLFF-FABRIS, HAUKE LENGSFELD 1.1 WERKSTOFFE ........................................................................................ 1 1.2 ENDLOSFASERVERSTAERKTE POLYMERE .................................................... 5 1.2.1 EIGENSCHAFTSPROFIL .............................................................. 5 1.2.2 HERSTELLUNG ........................................................................ 7 1.2.3 ANWENDUNGSGEBIETE .......................................................... 9 2 PREPREGS UND DEREN AUSGANGSMATERIALIEN ............................... 13 FELIPE WOLFF-FABRIS, HAUKE LENGSFELD, JOHANNES KRAEMER 2.1 AUFBAU UND BEREITSTELLUNG ............................................................ 15 2.2 MATRIXSYSTEME ................................................................................ 18 2.3 FASERN UND TEXTILIEN ...................................................................... 23 2.4 PREPREG-SYSTEME .............................................................................. 26 2.4.1 THERMOSET PREPREGS .......................................................... 26 2.4.2 THERMOPLASTISCHE PREPREGS .............................................. 31 3 PREPREG-TECHNOLOGIE ..................................................................... 37 HAUKE LENGSFELD, MIKE TURNER 3.1 ENTWICKLUNGSGESCHICHTE ................................................................ 37 3.2 EINLEITUNG: HERSTELLUNGSMETHODEN ................................................ 39 3.2.1 AUFBAU EINER PREPREG-ANLAGE .......................................... 42 3.2.2 HERSTELLVERFAHREN FUER THERMOSET-PREPREGS .................... 42 3.2.2.1 HOT-MELT-VERFAHREN ................................................ 42 3.2.2.2 LOESEMITTEL-VERFAHREN THERMOSET-PREPREGS .......... 47 3.2.3 HERSTELLVERFAHREN FUER THERMOPLAST-PREPREGS .................. 50 3.2.3.1 PULVERBESCHICHTUNGSVERFAHREN ............................ 50 3.2.3.2 EXTRUSIONSVERFAHREN .............................................. 52 3.2.3.3 LOESEMITTEL-VERFAHREN THERMOPLAST-PREPREGS .... 53 3.2.4 PREPREG-VARIANTEN ............................................................... 55 3.2.4.1 SLIT-TAPE ................................................................... 55 3.2.4.2 TOWPREG ................................................................... 56 3.2.5 EINFLUSS VON HERSTELLUNGSPARAMETERN ............................ 56 3.2.5.1 MATRIXGEHALT ........................................................... 57 3.2.5.2 IMPRAEGNIERUNGSGRAD .............................................. 59 3.2.5.3 TACK ......................................................................... 61 4 PREPREGS: VERARBEITUNGSTECHNOLOGIE ........................................ 65 HAUKE LENGSFELD, JAVIER LACALLE, THOMAS NEUMEYER 4.1 EINLEITUNG ......................................................................................... 65 4.2 ZUSCHNEIDEN VON THERMOSET-PREPREGS (ENGL.: CUTTING) ................ 68 4.2.1 MANUELLER ZUSCHNITT ........................................................... 68 4.2.2 AUTOMATISIERTER ZUSCHNITT ................................................ 69 4.3 HANDLAMINIEREN VON THERMOSET PREPREGS (HAND-LAYUP) .......... 73 4.4 AUTOMATISIERTE ABLEGEVERFAHREN: AUTOMATED-TAPE-LAYING (ATL) UND AUTOMATED-FIBER-PLACEMENT (AFP) ........................................ 76 4.4.1 EINLEITUNG ........................................................................... 76 4.4.1.1 ZIEL DER AUTOMATISIERTEN ABLEGEVERFAHREN .......... 80 4.4.1.2 ABLAEUFE DER AUTOMATISIERTEN ABLEGEVERFAHREN. .. 81 4.4.1.3 PREPREGS FUER AUTOMATISIERTE ABLEGEVERFAHREN ... 84 4.4.1.4 MASCHINENARCHITEKTUR .......................................... 90 4.4.2 AUTOMATIC-TAPE-LAYING (ATL) .......................................... 96 4.4.2.1 EINFUEHRUNG ............................................................... 96 4.4.2.2 THERMOSET PREPREG-MATERIALIEN FUER ATL .............. 98 4.4.2.3 FUNKTIONSPRINZIP DES ATL-VERFAHRENS ................ 99 4.4.2.4 ATL-TECHNOLOGIE UND WICHTIGE TEILSYSTEME ........ 102 4.4.2.5 AUSWAHL DER MASCHINENKONFIGURATION FUER ATL-VERFAHREN ........................................................ 105 4.4.3 AUTOMATIC-FIBER-PLACEMENT (AFP) .................................... 111 4.4.3.1 EINFUEHRUNG .............................................................. 111 4.4.3.2 PREPREG-MATERIALIEN FUER AFP ................................ 112 4.4.3.3 FUNKTIONSPRINZIP DES AFP-VERFAHRENS ................ 115 4.4.3.4 AFP-TECHNOLOGIE UND KONFIGURATIONEN ................ 117 4.4.3.5 KRITERIEN FUER DIE AUSWAHL EINER AFP-KONFIGURATION ................................................ 128 4.4.4 PRODUKTIVITAET UND WIRTSCHAFTLICHKEIT DER ABLEGEVERFAHREN ................................................................ 130 4.4.4.1 ABLEGE-UND FLOOR-TO-FLOOR PRODUKTIVITAET ........... 131 4.4.4.2 CHARAKTERISIERUNG DER MASCHINENLEISTUNG .......... 132 4.4.4.3 WIRTSCHAFTLICHKEIT DER AUTOMATISIERTEN ABLEGEPROZESSE ...................................................... 135 4.4.5 HERSTELLUNG VON FORMTEILEN AUF BASIS VON THERMOPLASTISCHEN UD-TAPES............................................ 136 4.4.5.1 TAPE-GELEGE AUF BASIS VON UD-TAPES ALS FLAECHIGE HALBZEUGE ................................................ 137 4.4.5.2 VERFAHRENSTECHNIK ZUR HERSTELLUNG VON GELEGEN AUF BASIS VON UD-TAPES .......................... 139 4.5 PULTRUSION ........................................................................................ 144 4.6 HOT-FORMING .................................................................................... 148 4.7 SAME-QUALIFIED-RESIN-TRANSFER-MOULDING-VERFAHREN (SQRTM) .. 155 5 HARTUNGS-UND KONSOLIDIERUNGSTECHNOLOGIEN .......................... 161 FELIPE WOLFF-FABRIS, HAUKE LENGSFELD, THOMAS NEUMEYER 5.1 GRUNDLAGEN DES HAERTUNGSZYKLUS .................................................. 161 5.2 AUTOKLAV-VERFAHREN ........................................................................ 165 5.3 HAERTUNG IM OFEN ............................................................................ 169 5.4 QUICKSTEP*-TECHNOLOGIE ................................................................ 170 5.5 PRESSVERFAHREN ................................................................................ 171 5.5.1 PRESSVERFAHREN FUER DUROPLASTISCHE FORMTEILE ................ 171 5.5.2 PRESSVERFAHREN ZUR HERSTELLUNG THERMOPLASTISCHER BAUTEILE .............................................. 173 5.5.2.1 VERFAHREN ZUR VORKONSOLIDIERUNG ........................ 174 5.5.2.2 THERMOFORMEN VON KONSOLIDIERTEN TAPE-GELEGEN .......................................................... 176 5.5.2.3 PROFILHERSTELLUNG AUS THERMOPLASTISCHEN UD-TAPES ................................................................ 179 5.6 INDUKTIONSVERFAHREN ...................................................................... 180 5.7 MIKROWELLENHAERTUNG ...................................................................... 182 5.8 ELEKTRONENSTRAHLHAERTUNG ................................................................ 184 6 TOOLING-TECHNOLOGIE ..................................................................... 191 HAUKE LENGSFELD, HILMAR APMANN 6.1 ANFORDERUNGEN ................................................................................ 192 6.2 TOOLING-MATERIALIEN ........................................................................ 194 6.2.1 METALLISCHE WERKSTOFFE ...................................................... 195 6.2.2 FASERVERBUNDMATERIALIEN GFK/CFK ........................... 198 6.2.3 ANDERE MATERIALIEN ............................................................ 203 6.3 TOOLING-HERSTELLUNG ........................................................................ 204 6.3.1 DIREKTE FORMHERSTELLUNG .................................................. 204 6.3.2 INDIREKTE FORMHERSTELLUNG ................................................ 206 6.4 TOOLING-KONZEPTE UND BEISPIELE .................................................... 209 6.4.1 HOT-FORM-TOOLINGS ............................................................. 209 6.4.2 AUSHAERTEWERKZEUGE ........................................................... 211 6.4.2.1 EINSEITIG GESCHLOSSENE AUSHAERTEWERKZEUGE ....... 216 OE.4.2.2 BEIDSEITIG GESCHLOSSENE AUSHAERTEWERKZEUGE. ... 216 6.4.3 TRENNMITTEL UND REINIGUNG .............................................. 217 7 PRUEFUNG VON PREPREGS .................................................................. 219 7.1 CHARAKTERISIERUNG DES UNVERARBEITETEN PREPREGS ........................ 220 7.1.1 PREPREG-FLAECHENGEWICHT, HARZGEHALT UND FASERFLAECHENGEWICHT ........................................................... 220 7.1.2 PROZENTUALER HARZFLUSS ..................................................... 221 7.1.3 TACK ..................................................................................... 222 7.1.4 DRAPIERBARKEIT ..................................................................... 223 7.1.5 FLUECHTIGE BESTANDTEILE - VOLATILES .................................... 223 7.1.6 VISKOSITAET ............................................................................. 224 7.1.7 WATER-PICKUP-TEST (WPU-TEST).......................................... 226 7.1.8 MIKROSKOPIE SCHNITTKANTENTEST ...................................... 227 7.1.9 ZUGPRUEFUNG AN THERMOPLASTISCHEN UD-TAPES (SINGLE-PLY-TEST) ................................................................ 228 7.2 CHARAKTERISIERUNG AM LAMINAT ..................................................... 229 7.2.1 FASERVOLUMENGEHALT .......................................................... 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adam_txt	INHALT VORWORT ZUR ZWEITEN AUFLAGE . V DANKSAGUNG . VII DIE AUTOREN . IX ABKUERZUNGSVERZEICHNIS . XVII 1 EINLEITUNG . 1 FELIPE WOLFF-FABRIS, HAUKE LENGSFELD 1.1 WERKSTOFFE . 1 1.2 ENDLOSFASERVERSTAERKTE POLYMERE . 5 1.2.1 EIGENSCHAFTSPROFIL . 5 1.2.2 HERSTELLUNG . 7 1.2.3 ANWENDUNGSGEBIETE . 9 2 PREPREGS UND DEREN AUSGANGSMATERIALIEN . 13 FELIPE WOLFF-FABRIS, HAUKE LENGSFELD, JOHANNES KRAEMER 2.1 AUFBAU UND BEREITSTELLUNG . 15 2.2 MATRIXSYSTEME . 18 2.3 FASERN UND TEXTILIEN . 23 2.4 PREPREG-SYSTEME . 26 2.4.1 THERMOSET PREPREGS . 26 2.4.2 THERMOPLASTISCHE PREPREGS . 31 3 PREPREG-TECHNOLOGIE . 37 HAUKE LENGSFELD, MIKE TURNER 3.1 ENTWICKLUNGSGESCHICHTE . 37 3.2 EINLEITUNG: HERSTELLUNGSMETHODEN . 39 3.2.1 AUFBAU EINER PREPREG-ANLAGE . 42 3.2.2 HERSTELLVERFAHREN FUER THERMOSET-PREPREGS . 42 3.2.2.1 HOT-MELT-VERFAHREN . 42 3.2.2.2 LOESEMITTEL-VERFAHREN THERMOSET-PREPREGS . 47 3.2.3 HERSTELLVERFAHREN FUER THERMOPLAST-PREPREGS . 50 3.2.3.1 PULVERBESCHICHTUNGSVERFAHREN . 50 3.2.3.2 EXTRUSIONSVERFAHREN . 52 3.2.3.3 LOESEMITTEL-VERFAHREN THERMOPLAST-PREPREGS . 53 3.2.4 PREPREG-VARIANTEN . 55 3.2.4.1 SLIT-TAPE . 55 3.2.4.2 TOWPREG . 56 3.2.5 EINFLUSS VON HERSTELLUNGSPARAMETERN . 56 3.2.5.1 MATRIXGEHALT . 57 3.2.5.2 IMPRAEGNIERUNGSGRAD . 59 3.2.5.3 TACK . 61 4 PREPREGS: VERARBEITUNGSTECHNOLOGIE . 65 HAUKE LENGSFELD, JAVIER LACALLE, THOMAS NEUMEYER 4.1 EINLEITUNG . 65 4.2 ZUSCHNEIDEN VON THERMOSET-PREPREGS (ENGL.: CUTTING) . 68 4.2.1 MANUELLER ZUSCHNITT . 68 4.2.2 AUTOMATISIERTER ZUSCHNITT . 69 4.3 HANDLAMINIEREN VON THERMOSET PREPREGS (HAND-LAYUP) . 73 4.4 AUTOMATISIERTE ABLEGEVERFAHREN: AUTOMATED-TAPE-LAYING (ATL) UND AUTOMATED-FIBER-PLACEMENT (AFP) . 76 4.4.1 EINLEITUNG . 76 4.4.1.1 ZIEL DER AUTOMATISIERTEN ABLEGEVERFAHREN . 80 4.4.1.2 ABLAEUFE DER AUTOMATISIERTEN ABLEGEVERFAHREN. . 81 4.4.1.3 PREPREGS FUER AUTOMATISIERTE ABLEGEVERFAHREN . 84 4.4.1.4 MASCHINENARCHITEKTUR . 90 4.4.2 AUTOMATIC-TAPE-LAYING (ATL) . 96 4.4.2.1 EINFUEHRUNG . 96 4.4.2.2 THERMOSET PREPREG-MATERIALIEN FUER ATL . 98 4.4.2.3 FUNKTIONSPRINZIP DES ATL-VERFAHRENS . 99 4.4.2.4 ATL-TECHNOLOGIE UND WICHTIGE TEILSYSTEME . 102 4.4.2.5 AUSWAHL DER MASCHINENKONFIGURATION FUER ATL-VERFAHREN . 105 4.4.3 AUTOMATIC-FIBER-PLACEMENT (AFP) . 111 4.4.3.1 EINFUEHRUNG . 111 4.4.3.2 PREPREG-MATERIALIEN FUER AFP . 112 4.4.3.3 FUNKTIONSPRINZIP DES AFP-VERFAHRENS . 115 4.4.3.4 AFP-TECHNOLOGIE UND KONFIGURATIONEN . 117 4.4.3.5 KRITERIEN FUER DIE AUSWAHL EINER AFP-KONFIGURATION . 128 4.4.4 PRODUKTIVITAET UND WIRTSCHAFTLICHKEIT DER ABLEGEVERFAHREN . 130 4.4.4.1 ABLEGE-UND FLOOR-TO-FLOOR PRODUKTIVITAET . 131 4.4.4.2 CHARAKTERISIERUNG DER MASCHINENLEISTUNG . 132 4.4.4.3 WIRTSCHAFTLICHKEIT DER AUTOMATISIERTEN ABLEGEPROZESSE . 135 4.4.5 HERSTELLUNG VON FORMTEILEN AUF BASIS VON THERMOPLASTISCHEN UD-TAPES. 136 4.4.5.1 TAPE-GELEGE AUF BASIS VON UD-TAPES ALS FLAECHIGE HALBZEUGE . 137 4.4.5.2 VERFAHRENSTECHNIK ZUR HERSTELLUNG VON GELEGEN AUF BASIS VON UD-TAPES . 139 4.5 PULTRUSION . 144 4.6 HOT-FORMING . 148 4.7 SAME-QUALIFIED-RESIN-TRANSFER-MOULDING-VERFAHREN (SQRTM) . 155 5 HARTUNGS-UND KONSOLIDIERUNGSTECHNOLOGIEN . 161 FELIPE WOLFF-FABRIS, HAUKE LENGSFELD, THOMAS NEUMEYER 5.1 GRUNDLAGEN DES HAERTUNGSZYKLUS . 161 5.2 AUTOKLAV-VERFAHREN . 165 5.3 HAERTUNG IM OFEN . 169 5.4 QUICKSTEP*-TECHNOLOGIE . 170 5.5 PRESSVERFAHREN . 171 5.5.1 PRESSVERFAHREN FUER DUROPLASTISCHE FORMTEILE . 171 5.5.2 PRESSVERFAHREN ZUR HERSTELLUNG THERMOPLASTISCHER BAUTEILE . 173 5.5.2.1 VERFAHREN ZUR VORKONSOLIDIERUNG . 174 5.5.2.2 THERMOFORMEN VON KONSOLIDIERTEN TAPE-GELEGEN . 176 5.5.2.3 PROFILHERSTELLUNG AUS THERMOPLASTISCHEN UD-TAPES . 179 5.6 INDUKTIONSVERFAHREN . 180 5.7 MIKROWELLENHAERTUNG . 182 5.8 ELEKTRONENSTRAHLHAERTUNG . 184 6 TOOLING-TECHNOLOGIE . 191 HAUKE LENGSFELD, HILMAR APMANN 6.1 ANFORDERUNGEN . 192 6.2 TOOLING-MATERIALIEN . 194 6.2.1 METALLISCHE WERKSTOFFE . 195 6.2.2 FASERVERBUNDMATERIALIEN GFK/CFK . 198 6.2.3 ANDERE MATERIALIEN . 203 6.3 TOOLING-HERSTELLUNG . 204 6.3.1 DIREKTE FORMHERSTELLUNG . 204 6.3.2 INDIREKTE FORMHERSTELLUNG . 206 6.4 TOOLING-KONZEPTE UND BEISPIELE . 209 6.4.1 HOT-FORM-TOOLINGS . 209 6.4.2 AUSHAERTEWERKZEUGE . 211 6.4.2.1 EINSEITIG GESCHLOSSENE AUSHAERTEWERKZEUGE . 216 OE.4.2.2 BEIDSEITIG GESCHLOSSENE AUSHAERTEWERKZEUGE. . 216 6.4.3 TRENNMITTEL UND REINIGUNG . 217 7 PRUEFUNG VON PREPREGS . 219 7.1 CHARAKTERISIERUNG DES UNVERARBEITETEN PREPREGS . 220 7.1.1 PREPREG-FLAECHENGEWICHT, HARZGEHALT UND FASERFLAECHENGEWICHT . 220 7.1.2 PROZENTUALER HARZFLUSS . 221 7.1.3 TACK . 222 7.1.4 DRAPIERBARKEIT . 223 7.1.5 FLUECHTIGE BESTANDTEILE - VOLATILES . 223 7.1.6 VISKOSITAET . 224 7.1.7 WATER-PICKUP-TEST (WPU-TEST). 226 7.1.8 MIKROSKOPIE SCHNITTKANTENTEST . 227 7.1.9 ZUGPRUEFUNG AN THERMOPLASTISCHEN UD-TAPES (SINGLE-PLY-TEST) . 228 7.2 CHARAKTERISIERUNG AM LAMINAT . 229 7.2.1 FASERVOLUMENGEHALT . 229 7.2.2 MESSUNG DER GLASUEBERGANGSTEMPERATUR . 230 7.2.3 CURED-PLY-THICKNESS (CPT) . 232 8 DESIGN UND PRODUKTION . 235 HAUKE LENGSFELD 8.1 BAUWEISEN-KONZEPTE . 235 8.1.1 POSITIV-/NEGATIV-BAUWEISE . 235 8.1.2 INTEGRAL/DIFFERENZIAL-BAUWEISE . 237 8.1.3 OPEN-MOULD-KONZEPTE . 240 8.2 EINFLUSSGROESSEN UND WECHSELWIRKUNGEN . 246 8.2.1 EINFLUSSGROESSEN BEI DER BAUTEILHERSTELLUNG . 246 8.2.2 WECHSELWIRKUNGEN BEI DER BAUTEILHERSTELLUNG . 248 9 FAZIT DER AUTOREN . 259 INDEX . 261
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