Verarbeiten von verstärkten Kunststoffen

Ablauf bei der Verarbeitung faserverstärkter Kunststoffe

Die Verarbeitung beginnt mit der Auswahl und Bereitstellung der Verstärkungsstoffe, etwa als Matten, Gelege, Gewebe oder Kurzfaserformmassen. Danach folgen je nach Verfahren das Einlegen, Imprägnieren, Verdichten, Pressen, Wickeln oder Laminieren. Anschliessend wird das Material in der Form konsolidiert, ausgehärtet oder abgekühlt und zum Bauteil weiterbearbeitet. Die Bauteileigenschaften hängen wesentlich von Faserorientierung, Faseranteil, Harz- oder Thermoplastsystem sowie von Druck, Temperatur und Prozessführung ab.

Typische Bauteile und Anforderungen

Verstärkte Kunststoffe werden für Formteile, Verkleidungen, Gehäuse, Behälter, Rohre, Profile und rotationssymmetrische Bauteile eingesetzt. Das Verfahren wird gewählt, wenn gezielte mechanische Eigenschaften, geringes Bauteilgewicht, Medienbeständigkeit oder eine definierte Formstabilität gefordert sind. Je nach Einsatz stehen hohe Steifigkeit, Schlagverhalten, Temperaturbeständigkeit, Oberflächenqualität oder reproduzierbare Serienfertigung im Vordergrund. Die Anforderungen an das Endteil bestimmen, ob mit Kurz-, Lang- oder Endlosfasern gearbeitet wird.

Verfahrensgruppen von Heisspressen bis Wickeln

Zu den typischen Teilbereichen gehören SMC Heisspressen und BMC Heisspressen für formgebundene Bauteile, GMT Verarbeitung für thermoplastische Faserverbunde sowie Vakuumpressverfahren und Druckofen-Faserverbundtechnik im Autoclav für verdichtete Laminataufbauten. Faserspritzen und Laminieren werden für flächige oder komplexe Geometrien eingesetzt, während Wickeln mit Duroplasten oder Thermoplasten vor allem für rohr- und behälterartige Formen geeignet ist. Formpressen für Teile mit hohen mechanischen Anforderungen und Pressverfahren mit Druck zielen auf eine kontrollierte Faser-Matrix-Verdichtung. Schleudern wird bei GFK unter anderem für rotationssymmetrische Hohlkörper genutzt.

Einordnung innerhalb der Faserverbundtechnik

Die Leistung gehört in der Hierarchie zur Faserverbundtechnik und beschreibt die eigentliche Formgebung und Konsolidierung verstärkter Kunststoffe zu Bauteilen. Davon abzugrenzen ist die Geschwisterleistung Verbundstoffherstellung, bei der die Herstellung des Verbundwerkstoffs oder Halbzeugs als Material im Vordergrund steht. Das Verarbeiten von verstärkten Kunststoffen setzt auf dieser Materialbasis auf und fokussiert den Fertigungsprozess des konkreten Teils. Unterleistungen wie das Verarbeiten von Kohlenstoffasern oder Kevlar, Autoclav-Prozesse, Heisspressen oder Wickelverfahren bilden dabei unterschiedliche verfahrenstechnische Wege innerhalb derselben Leistungsgruppe.