Das IKV stellt ein generatives Herstellungsverfahren vor, das gleich durch zweierlei Vorzüge aufhorchen lässt: Zum einen eignet es sich für große Stückzahlen, zum anderen bieten die Bauteile alle Vorteile einer thermoplastischen Matrix.
Mit dem 3D-Faserspritzen hat das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen ein flexibles Fertigungsverfahren für faserverstärkte Thermoplaste (TP-FVK) entwickelt. Dabei handelt es sich um ein generatives Verfahren ohne Umformanteil – und zwar für große Stückzahlen: Preforms aus thermoplastischen Hybridrovings aus Glasfaserfilamenten und Polypropylenfasern werden direkt dreidimensional aufgebaut.
Lokale Eigenschaften wie Dicke oder Faserorientierung lassen sich dabei individuell einstellen. Das Imprägnieren und Konsolidieren zum Bauteil erfolgt in einem Werkzeug, das variotherm in kurzen Zyklen aufgeheizt und wieder abgekühlt wird. Diese hochdynamische Temperierung ist die Voraussetzung für kurze Fertigungszeiten und damit die Wirtschaftlichkeit: Das IKV nutzt dafür ein Prototypenwerkzeug der Siegfried Hofmann GmbH, Lichtenfels. Es verfügt über generativ durch LaserCusing gefertigte Einsätze, die direkt hinter der Kavitätsoberfläche mit einem dreidimensionalen Temperierkanalnetzwerk ausgestattet sind. Das System wird abwechselnd mit einem heißen und einem kalten Temperiermedium durchströmt, hier Öl.
Aufgrund der geringen temperierten Masse lassen sich auch bei komplexen Bauteilen hohe Heiz- und Kühlraten von bis zu 10 K/s und Maximaltemperaturen von derzeit 250 °C erzielen, teilt das IKV mit. Daraus resultiert die kurze Zykluszeit: Das vollständige Imprägnieren und Konsolidieren komplexer Bauteile bis zu 400 x 400 mm² gelingt am IKV in Zykluszeiten unter 3 min, so heißt es.
Laut den Forschern haben Tests gezeigt, dass die durch 3D-Faserspritzen gefertigten Teile in ihren Eigenschaften mit Endlosfaserverstärkten Bauteilen vergleichbar sind. os
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