Druckofen-Faserverbundtechnik (im Autoclav)

Aushärtung von Faserverbunden unter Druck

Im Autoclav wird ein vorbereiteter Laminataufbau auf einem Werkzeug aufgebaut, mit Vakuumaufbau versehen und anschliessend nach einem definierten Temperatur- und Druckverlauf ausgehärtet. Der Aussendruck verdichtet das Laminat während der Reaktion des Harzsystems und unterstützt einen gleichmässigen Verbund zwischen Fasern, Matrix und gegebenenfalls Kernmaterialien. Das Verfahren wird vor allem bei duroplastischen Matrixsystemen eingesetzt, insbesondere dort, wo hohe Anforderungen an Laminatqualität und Porenarmut bestehen.

Typische Bauteile und Anforderungen

Die Druckofen-Faserverbundtechnik eignet sich für strukturrelevante Bauteile mit definierten mechanischen Eigenschaften, engen Toleranzen oder anspruchsvollen Oberflächen. Sie wird für Schalen, Sandwichbauteile, Verkleidungen, Abdeckungen und belastete Leichtbauteile verwendet. Besonders sinnvoll ist das Verfahren bei Bauteilgeometrien, bei denen ein reines Vakuumverfahren nicht ausreicht, um den erforderlichen Konsolidierungsgrad zuverlässig zu erreichen.

Materialaufbau, Hilfsmittel und Prozessschritte

Häufig verarbeitet werden Prepregs auf Basis von Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidverstärkungen sowie mehrlagige Hybridaufbauten. Zum Prozess gehören das Zuschneiden und Ablegen der Lagen, das Einbringen von Trenn- und Saugmaterialien, der Aufbau des Vakuumbeutels und die Aushärtung im Druckofen. Je nach Bauteil können auch Einleger, lokale Verstärkungen oder Sandwichkerne integriert werden. Die Auslegung von Werkzeug, Beutelaufbau und Temperaturzyklus beeinflusst die Bauteilqualität unmittelbar.

Abgrenzung zu verwandten Verfahren der Faserverbundtechnik

Innerhalb des Verarbeitens von verstärkten Kunststoffen gehört das Verfahren zu den qualitätsorientierten Aushärteprozessen für Faserverbundlaminate. Im Unterschied zum Vakuumpressverfahren wird zusätzlich ein kontrollierter Druck im Autoclav eingesetzt. Gegenüber Faserspritzen und Laminieren ist der Prozess stärker auf definierte Laminatstrukturen und reproduzierbare Materialkennwerte ausgerichtet. Von SMC- oder BMC-Heisspressen unterscheidet sich das Verfahren durch den Einsatz von lagenweise aufgebauten Verstärkungen statt formbarer Pressmassen, und vom Wickeln dadurch, dass nicht rotationssymmetrische Laminataufbauten im Vordergrund stehen.