Wickeln Thermoplaste

Ablauf beim thermoplastischen Wickeln

Das Verfahren kombiniert die orientierte Ablage von Verstärkungsfasern mit einer thermoplastischen Matrix. Verarbeitet werden je nach Anlagentechnik vorimprägnierte oder im Prozess erwärmte Halbzeuge, die auf einem rotierenden Werkzeug abgelegt und verdichtet werden. Entscheidend sind die Wickelstrategie, die Temperaturführung und die Konsolidierung zwischen den Lagen, weil daraus Faserverlauf, Porenanteil und Bauteilaufbau entstehen.

Geeignete Bauteile und Geometrien

Thermoplastisches Wickeln eignet sich vor allem für rotationssymmetrische oder rohrförmige Bauteile mit definiertem Lastpfad. Typische Einsatzfelder sind Hohlkörper, Rohre, Hülsen oder Behälterstrukturen, bei denen Umfangs- und Axialfestigkeit gezielt eingestellt werden müssen. Das Verfahren wird dort eingesetzt, wo eine hohe Reproduzierbarkeit des Faserwinkels und ein gleichmässiger Wandaufbau gefordert sind.

Ausprägungen bei Material und Prozessführung

Je nach Anwendung werden unterschiedliche thermoplastische Matrixsysteme, Verstärkungsarten und Ablagestrategien verwendet. Unterschieden wird unter anderem nach Band- oder Tapeablage, nach der Art der Erwärmung sowie nach kontinuierlicher oder nachgelagerter Konsolidierung. Auch der Anteil an Umfangs-, Helix- oder Axiallagen variiert, weil die mechanischen Anforderungen des Bauteils direkt über die Wickelarchitektur abgebildet werden.

Abgrenzung zu verwandten Faserverbundverfahren

Innerhalb des Verarbeitens von verstärkten Kunststoffen ist das Wickeln Thermoplaste auf gewickelte, faserorientierte Strukturen mit thermoplastischer Matrix ausgerichtet. Es unterscheidet sich vom Wickeln Duroplaste dadurch, dass keine Aushärtungsreaktion der Matrix erfolgt, sondern eine thermisch aktivierbare Konsolidierung. Gegenüber Verfahren wie Faserspritzen und Laminieren, GMT Verarbeitung oder Formpressen steht nicht die flächige Formgebung im Werkzeug im Vordergrund, sondern der gezielte schichtweise Aufbau auf einem Dorn. Druckofen-Faserverbundtechnik im Autoclav betrifft dagegen andere Prozessketten mit separater Konsolidierung in geschlossenen Anlagen.