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Hybridtechnik mit thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen |
| | | Tepex® kontinuierlich faserverstärkte thermoplastische Faserverbundwerkstoffe und ihre großserientaugliche Verarbeitung |
 | | Beispiel für Hybrid-Struktur mit Tepex |
Tepex steht für eine Werkstoffgruppe vollständig imprägnierter und konsolidierter, plattenförmiger Verbundhalbzeuge aus hochfesten Endlosfasern (bzw. Langfasern im Falle von Tepex flowcore) und einer thermoplastischen Matrix. Diese so genannten Organobleche lassen sich durch Erwärmung und anschließende Umformung in kurzen Zykluszeiten zu komplexen Bauteilen verarbeiten. Als Endlosfasern dienen hauptsächlich Glas- und/oder Carbonfasern in Form von Geweben oder anderen textilen Halbzeugen. Matrixmaterialien sind Thermoplaste wie Polypropylen, Polyamid 6, Polyamid 66 und Polyamid 12, Polycarbonat, thermoplastisches Polyurethan und Polylactid. Die Stärken von Tepex lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:
| - hohe Steifigkeit
- hohe Festigkeit
- großes Leichtbaupotenzial durch geringe Dichte
- kurze Zykluszeiten bei der Bauteilfertigung
- thermoplastische Matrix ermöglicht das Umspritzen und Schweißen
- hohe Formgebungsfreiheit
- Lösungsmittelfreiheit
- werkstoffliche Rezyklierbarkeit
- hohes Energieabsorptionsverhalten
- niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
- gute Form-, Chemikalien- und Korrosionsbeständigkeit
Die Kombination von Tepex mit kurz- oder langfaserverstärkten Kunststoffen mit demselben bzw. einem kompatiblen Matrixsystem und deren Verarbeitungsprozessen Spritzgießen und Fließpressen bietet darüber hinaus die hervorragende Möglichkeit, neben dem werkstofflichen auch konstruktiven Leichtbau z. B. durch Anspritzen von:
- versteifenden und stabilisierenden Rippen
- Krafteinleitungselementen
- Funktionselementen
- Versiegelung der Bauteilkanten zu betreiben
Bei geeigneter Materialauswahl und Prozessführung erhält man ein Bauteil mit einer stoffschlüssigen Verbindung der beiden Komponenten.
Grundsätzlich wird zwischen einem zweistufigen und einem einstufigen hybriden Prozess unterschieden. Beide Verfahren vereinen folgende Vorteile:
- große Formgebungsfreiheit
- Möglichkeit der Integration von weiteren Funktionen und damit Reduktion von Folgeschritten
- Kombination von werkstofflichem und konstruktivem Leichtbau
- kurze Zykluszeiten
- reproduzierbare und voll automatisierbare Prozesse
- verfügbare und beherrschbare Anlagentechnik
Beim Insert-Molding-Verfahren (zweistufig) findet das Umformen des Organoblechs und das Über- bzw. Anspritzen mit dem kurz- oder langfaserverstärkten Kunststoff in jeweils getrennten Werkzeugen statt. Um eine stoffschlüssige Verbindung bzw. Verschweißung mit der angespritzten Kunststoffmasse zu erzielen, empfiehlt es sich, dass zunächst vorgeformte Bauteil (Insert) zu erwärmen, bevor es in der Spritzgießform positioniert wird. Nur so wird die bestmögliche Verschweißung der beiden Komponenten erreicht.
Beim Hybrid-Molding (zweistufig) hingegen erfolgen die Umformung des Organoblechs und das Anspritzen gemeinsam im Spritzgießwerkzeug. Die Schließeinheit der Spritzgießmaschine dient dabei als Umformpresse. Das Werkzeug, das somit diverse Aufgaben zu übernehmen hat, muss für diesen Prozess speziell ausgelegt werden. Um werkzeugfallende Teile ohne Nachbearbeitung herzustellen, werden die Organoblechhalbzeuge als endkonturnahe Zuschnitte zur Verfügung gestellt. Diese Zuschnitte stellen eine drapiergerechte Abwicklung des herzustellenden Bauteils dar, die sich mittels einer Drapieranalyse berechnen lässt.
Umfassende Informationen zu allen aktuell für die Verarbeitung von Tepex genutzten Umformverfahren finden Sie in unserer Broschüre „Hinweise für den Verarbeiter“ sowie auf unserer Homepage tepex.de.
Für ein persönliches Gespräch über Ihr individuelles Projekt stehen wir Ihnen natürlich jederzeit gern zur Verfügung.
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