Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

Ems-Chemie: Lokale Verstärkung mit gerichteten Endlosfasern

Die endlosfaserverstärkten Bänder werden durch Einlegen in die Werkzeuge und Überspritzen mit dem Bauteil verschweißt. (Foto: EMS)

Die endlosfaserverstärkten Bänder werden durch Einlegen in die Werkzeuge und Überspritzen mit dem Bauteil verschweißt. (Foto: EMS)

Die beiden Themen „Von der Idee bis zur Serie“ und „Leichtbau“ rückt die EMS Chemie AG, Domat, auf der Swissplastics in den Mittelpunkt und stellt dabei mit endlosfaserverstärkten Bändern eine neue Entwicklung vor.

Selbst die weniger ausgebildete Orientierung der Verstärkungsfasern bei den LFT-Produkten ist nicht immer in der Lage, in jedem Bauteil an jedem Ort die optimale Verstärkung (Richtung) ohne Bindenaht zu erreichen. Oftmals gibt es durch die Geometrie Hindernisse, die auch den effektiven Einsatz von Fließhilfen nicht zulassen. Zudem sind viele Bauteile nur in bestimmten Bereichen mit hohen Spannungen belastet – entscheidend für die Materialauswahl, auch wenn in vielen anderen Bereichen ein weniger leistungsfähiger Werkstoff verwendbar wäre.

EMS-Grivory hat aus den langfaserverstärkten Polyamiden jetzt endlosfaserverstärkte Bänder entwickelt, in denen alle Fasern genau in Bandrichtung liegen. Die Fasern sind genauso gut imprägniert wie die Granulate und zeigen somit einen Wirkungsgrad auf Höhe der theoretisch maximal erzielbaren Eigenschaften. Diese Bänder sind kompatibel zu den jeweiligen Spritzgießmaterialien und werden durch das Einlegen in die Werkzeuge und das Überspritzen mit dem Bauteil verschweißt. Die Bänder sollen dabei bewusst in der Richtung der maximalen Hauptspannungen im Bauteil sowie über entstehende Bindenähte hinweg eingelegt werden.

In Zusammenarbeit mit der HSR Hochschule für Technik Rapperswil (Schweiz) wurden Technologien zum Einlegen der Bänder entwickelt und Bauteilkennwerte erarbeitet. Hierzu wurde ein Demonstrator-Bauteil gefertigt, das Untersuchungen an verschiedenen Stellen gestattet: optimale Faserorientierung, angussnah wenig orientiert oder stumpfe Bindenaht.

Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass eine optimale Faserorientierung durch ein aufgeschweißtes Band nur eine geringe Erhöhung der Bruchspannung erzeugt, Bereiche mit Bindenähten im Grundkörper aber durch ein einziges Band bis zu doppelt so hohe Maximalspannungen erlauben. Die Bauteil-Biegefestigkeit bleibt also mit einem einzelnen Band auf einem Niveau, unabhängig von der Grundstruktur. Weitere Eigenschaften wie Kriechen, Dauer-, Wechsel- und Schwellfestigkeiten sowie Steifigkeit in Abhängigkeit der Temperatur werden noch weiter verbessert.

www.emsgrivory.com

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