Analyse des 3D-Faserspritzverfahrens zur Fertigung komplexer und funktionsintegrierter RTM-Strukturbauteile

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Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) gewinnen zunehmend an Bedeutung in der Automobil- und Luftfahrtindustrie sowie im Maschinenbau, da sie hervorragende Leichtbaupotenziale bieten. Um hohe Stückzahlen wirtschaftlich zu produzieren, sind effiziente Fertigungsverfahren erforderlich. Das Resin Transfer Moulding (RTM)-Verfahren und dessen Weiterentwicklungen ermöglichen die Herstellung von FVK-Strukturbauteilen in großen Mengen. Ein wesentlicher Engpass in dieser Prozesskette ist die Herstellung vorkonfektionierter dreidimensionaler Verstärkungsfasern, auch Preforms genannt. Der Preforming-Prozess ist oft zeitintensiv und manuell, was die Bauteilkosten erhöht. Faserspritzverfahren bieten eine hochproduktive Alternative zur Fertigung dieser Preforms, allerdings wird das Leichtbaupotenzial nicht vollständig ausgeschöpft, da die Verstärkungsfasern bei hohen Austragsraten nicht optimal orientiert werden können. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, das 3D-Faserspritzverfahren zur Herstellung von Preforms für das RTM-Verfahren weiterzuentwickeln, insbesondere die Faserorientierung bei hohen Austragsraten zu optimieren. Im ersten Teil werden geeignete Materialien für die automatisierte Preformfertigung analysiert. Der zweite Teil behandelt den Einfluss wichtiger Prozessparameter auf die Faserorientierung. Abschließend werden die mechanischen Eigenschaften der fasergespritzten Bauteile mit konventionellen Varianten verglichen und Perspektiv