Verfahrensentwicklung zur Herstellung endlosfaserverstärkter Polyrethanhohlkörper mittels Projektilinjektoinstechnik

Derzeit wird zur Herstellung komplexer technischer Kunststoffhohlkörper in der Regel die Fluidinjektionstechnik als sehr wirtschaftliches Spritzgießverfahren genutzt. Nachteilig ist, dass die mechanischen Eigenschaften der Thermoplaste insbesondere für Anwendungen im Hochleistungsbereich nicht ausreichend sind, auch wenn sie durch die Zugabe von Kurzfasern verbessert werden können. Erst mit der Integration von hochfesten Endlosfasern, welche im Bauteil lastoptimiert ausgerichtet werden, lassen sich bessere Bauteileigenschaften erzielen. Da entsprechende Verarbeitungsprozesse jedoch deutlich aufwändiger, komplexer und teurer sind, wird zunehmend nach wirtschaftlicheren Technologien zur Herstellung endlosfaserverstärkter Hohlkörper gesucht. Daher wird im Rahmen der durchgeführten Arbeit eine neue Kombinationstechnologie entwickelt, welche die Fluidinjektionstechnik mit dem reaktiven Spritzgießen von Polyurethanen bzw. dem Resin Transfer Moulding kombiniert, um endlosfaserverstärkte und damit hochbelastbare Hohlkörper in einem großserientauglichen Prozess herzustellen. Da sich die rheologischen Eigenschaften und das Erstarrungsverhalten der eingesetzten reaktiven Polyurethane deutlich von Thermoplasten unterscheiden, werden zunächst grundlegende Erkenntnisse zum Formteilbildungsprozess gesammelt. Dabei werden die Wirkzusammenhänge und Grenzen der eingesetzten Faser-Matrix-Kombinationen, der Werkzeugtechnik, der Prozessführung und der erzielbaren Bauteileigenschaften erfasst und erstmalig dokumentiert. Neben der Restwanddickenverteilung und der Imprägnierqualität werden anwendungsspezifische mechanische Eigenschaften, wie die Biege- und Berstdruckfestigkeit, charakterisiert. Durch die einstellbare Härte der Polyurethane, die anwendungsspezifische Auswahl der Endlosfaserverstärkung und deren lastoptimierter Ausrichtung lässt sich das Eigenschaftsspektrum der Hohlkörper in einem sehr breiten Bereich einstellen. Ein abschließender Vergleich zeigt, dass die mechanischen Eigenschaften herkömmlicher Thermoplasthohlkörper deutlich übertroffen werden können.