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Vortrag

Herstellung von CFK-Bauteilen in einem modifizierten Co-Curing-Verfahren – experimentelle Grundlagenanalyse

Donnerstag (27.06.2019)
14:20 - 14:40 Uhr

Ein Hindernis für die weitere Verbreitung von Faser-Kunststoff-Verbunden stellen die Kosten für Herstell- oder Integrationsprozesse dar, die bei der Produktion komplexer Bauteile anfallen. Um dieses Problem zu lösen, werden in dieser Arbeit die Grundlagen einer neuartigen Methode (modifiziertes Co-Curing) zur Herstellung komplexer Verbundteile in integraler Bauweise untersucht. Bei diesem Verfahren werden vorausgehärtete Teile in einem gemeinsamen Aushärtezyklus mit der umgebenden Struktur ausgehärtet, um das endgültige Bauteil herzustellen. Die experimentellen Untersuchungen werden an einem Prepreg aus Epoxidharz mit UD-Kohlenstofffaserverstärkung, sowie an einem Verbund aus Infusionsharz und Kohlenstofffasergelege durchgeführt.

Um Machbarkeit und Prozessfenster der Methode zu untersuchen, werden das Aushärtungsverhalten und die mechanischen Eigenschaften von Laminaten während des Aushärtezyklus untersucht. Temperaturmodulierte dynamische Differenzkalorimetrie, dielektrische Analyse und Rheologie werden verwendet, um den zeitlichen Ablauf des Aushärtevorgangs und die Auswirkungen der Variation von Prozessparametern wie Aushärtetemperatur, Haltedauer u.a. zu untersuchen. Als Ergebnis der Untersuchungen wird der Aushärtegrad und die Zeit bis zur Gelierung in Abhängigkeit von der Aushärtetemperatur und Haltedauer, sowie die Glasübergangstemperatur in Abhängigkeit vom Aushärtegrad ermittelt.

Zur Analyse der entstehenden Verbindung auf Couponebene werden Laminate in einem Autoklaven und im RTM-Prozess unter Verwendung eines modifizierten Härtungszyklus zu unterschiedlichen Aushärtegraden prozessiert und anschließend mit einem zweiten, unausgehärteten Laminat durch gemeinsame Aushärtung verbunden. An den so hergestellten Laminaten werden die Verbindungskennwerte kritische Energiefreisetzungsrate GIC und interlaminare Scherfestigkeit experimentell ermittelt. Zusätzlich wird die Beeinflussung der Verbindungseigenschaften durch Oberflächenvorbehandlungen untersucht.

Ergänzend werden die mechanische Steifigkeit und Festigkeit von FKV-Laminaten und Reinharzproben in verschiedenen Aushärtungszuständen experimentell bestimmt. Eine zunehmende Vernetzung führt zu einer höheren Belastbarkeit der teilausgehärteten Struktur während des gemeinsamen Aushärtens, allerdings auch zu einer Schwächung der Verbindung zur restlichen Struktur. Basierend auf diesen Erkenntnissen können Einsatzgrenzen und optimale Prozessbedingungen für das modifizierte Co-Curing abgeleitet werden.

Sprecher/Referent:
Florian Rieger
Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Thomas Rief
    Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW)
  • Dr. Nicole Motsch
    Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW)
  • Prof. Dr. Joachim Hausmann
    Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW)