Thermoplastische Faserverbunde

In vielen Anwendungen wird eine Reduktion des Bauteilgewichts gefordert, um das Eigenschaftsportfolio im Einsatz zu verbessern. Im Automobilbereich ist dabei vorallem eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs zu nennen, während bei Sportartikeln meist eine Erhöhung des Tragekomforts im Fokus steht. Auch der Trend zur Miniaturisierung beispielsweise im Bereich von Mobiltelefonen, Smartphones oder Laptops fordert filigrane und dünnwandige Konstruktionen, die den teils sehr hohen, mechanischen Anforderungen standhalten müssen.

Da der Fokus von Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten des LKT im Bereich der Faserverbundkunststoffe primär auf Großserienanwendungen liegt, werden vornehmlich thermoplastische Faserverbundkunststoffe untersucht, die aufgrund ihrer Verarbeitbarkeit in kurzen Zykluszeiten für hohe Stückzahlen prädestiniert sind. Durch die Möglichkeit, unterschiedliche Faser- und Matrixsysteme miteinander zu kombinieren, ergibt sich eine große Bandbreite an faserverstärkten Kunststoffen, die in Summe ein vielfältiges Eigenschaftsspektrum abdecken können. Die Faserverstärkung kann dabei durch kurze, lange oder endlose Fasern erfolgen. Werden Thermoplaste durch gerichtete Endlosfasern verstärkt, so bezeichnet man sie umgangssprachlich oftmals auch als „Organobleche“.

Neben der Charakterisierung kommerziell verfügbarer Halbzeuge befassen sich Forschungsarbeiten am LKT u. a. mit der Herstellung von Organoblechen mit maßgeschneiderten, individuellen Eigenschaften die bisher nicht oder nur eingeschränkt zur Verfügung stehen. Dadurch soll neben dem Erschließen neuer Einsatzgebiete ein vertieftes Verständnis für die Wechselwirkungen mit den späteren Umformprozessen erreicht werden.

In Anlehnung an die klassische Hybridtechnik werden am Lehrstuhl für Kunststofftechnik neuartige Verfahren erforscht, die zum Teil bereits etablierte Technologien auf neue Weise konstruktiv und verfahrenstechnisch miteinander kombinieren. Dabei wird das Umformen von Organoblechen, das auf unterschiedlichste Arten realisiert werden kann, mit der bekannten und äußerst erfolgreichen Spritzgießtechnologie in einem Verfahrenszyklus vereint. Auf diese Weise ist neben dem rein werkstofflichen Leichtbau auch ein konstruktiver Leichtbau bei der Herstellung von Halbschalen möglich. Neben der Kombination etablierter Verfahren werden am Lehrstuhl für Kunststofftechnik auch völlig neuartige Technologien zum Umformen von Organoblechen entwickelt. Bei diesen wird z. B. der Fluiddruck von Stickstoff anstelle eines Stempels für die Umformung verwenden, wodurch auch die integrative Herstellung durch Spritzgießen funktionalisierter Hohlkörpern möglich wird.