Wickeln Duroplaste

Wie das Wickeln mit duroplastischer Matrix abläuft

Ausgangsmaterial sind kontinuierliche Verstärkungsfasern, die trocken oder bereits imprägniert geführt werden. Während des Wickelns werden sie in definierten Bahnen auf einen rotierenden Kern abgelegt. Die duroplastische Matrix bleibt zunächst verarbeitbar und vernetzt erst im anschliessenden Aushärteprozess. So entsteht ein Faserverbundbauteil, dessen Festigkeit und Steifigkeit stark von Faseranteil, Wickelwinkel und Harzsystem abhängen.

Typische Bauteile und Geometrien

Das Verfahren wird vor allem für hohle oder längliche Bauteile eingesetzt, bei denen Kräfte gezielt entlang der Faserlagen aufgenommen werden sollen. Typische Geometrien sind Rohre, Behälter, Druckkörper, Hülsen oder Wellen. Geeignet sind vor allem Formen mit kontinuierlichem Umfang, weil sich die Fasern dort gleichmässig und reproduzierbar ablegen lassen. Für komplexe Freiformflächen ist das Wickeln meist weniger passend als andere Faserverbundverfahren.

Materialaufbau, Wickelwinkel und Aushärtung

Die mechanischen Eigenschaften werden wesentlich durch die Wahl der Fasern, des Harzsystems und der Wickelstrategie bestimmt. Unterschiedliche Wickelwinkel dienen dazu, Umfangs-, Längs- oder kombinierte Belastungen abzudecken. Als duroplastische Matrix kommen je nach Anforderung beispielsweise Epoxid-, Polyester- oder Vinylesterharze in Frage. Nach dem Wickeln folgt die Aushärtung, bei der die Matrix irreversibel vernetzt und das Bauteil seine endgültige Form- und Temperaturbeständigkeit erhält.

Abgrenzung zu verwandten Verarbeitungsverfahren

Innerhalb der Faserverbundtechnik ist Wickeln Duroplaste von Laminier-, Press- und Autoklavverfahren klar zu unterscheiden. Beim Faserspritzen und Laminieren werden Fasern und Harz flächig in oder auf eine Form eingebracht, während das Wickeln auf kontinuierliche, orientierte Faserablage rund um einen Kern ausgerichtet ist. Gegenüber BMC- oder SMC-Heisspressen arbeitet das Verfahren nicht mit formgebenden Presswerkzeugen für diskrete Formteile. Vom Wickeln Thermoplaste unterscheidet es sich durch die Matrix: Duroplaste vernetzen chemisch und sind nach der Aushärtung nicht mehr aufschmelzbar, Thermoplaste werden dagegen durch Erwärmen verformbar verarbeitet.