Was die Landesagentur Leichtbau BW im September 2020 in ihrer monatlichen Innovationrubrik ThinKing vorstellte, könnte zur interessanten Alternative für Organobleche werden: die Gelege Drapfix und Draptex Hybrid der Gustav Gerster GmbH & Co. KG. Beide Versionen sind prinzipiell gleich aufgebaut und unterscheiden sich nur im Detail – so hat Draptex zum Beispiel einseitig eine geschlossene Faseroberfläche und eignet sich auch für Composites als Sichtbauteile.
Der Trend im Faserverbund-Leichtbau geht in den letzten Jahren zu Composites mit thermoplastischer Matrix. Als Halbzeuge werden häufig Organobleche eingesetzt, die zuvor aus endlosen Verstärkungsfasern und einer Thermoplastmatrix hergestellt wurden. Zur Formgebung muss das Organoblech erneut aufgeheizt und umgeformt werden.
„Die Idee hinter Drapfix und Draptex Hybrid ist, sich einen Aufheizschritt zu ersparen“, erklärt Annika Muckenhaupt, Projektleiterin Composites im Geschäftsbereich Gerster Tech-Tex. „Dazu verwenden wir Hybridtextilien, die die thermoplastische Matrix bereits im Garn enthalten, sodass sie nur ins Werkzeug oder ins zu verstärkende Bauteil eingelegt werden müssen, bevor man sie erhitzt und umformt.“
Drapfix und Draptex Hybrid sind Biaxial-Gelege (0°/90°) mit endlosen Verstärkungsfasern aus Hybridgarnen. Diese Hybridgarne entstehen im Spinnprozess so, dass beide Materialien, Glasfaser und Thermoplast, homogen im Garn verteilt sind. Durch die gleichmäßige Durchmischung beider Werkstoffe entstehen besonders kurze Fließwege für den Thermoplast beim Aufschmelzen des Halbzeugs. Dies wiederum verkürzt die Zykluszeiten bei der Produktion von faserverstärkten Bauteilen – abhängig von Bauteil und gewählter Faser-Matrix-Kombination im Textil.
Gustav Gerster konnte bisher Demonstratoren mit Glasfasern und Polypropylen-Matrix erfolgreich herstellen. Bauteile mit Glasfasern und Polyamid-Matrix sind in der Testphase. „Denkbar sind auch Naturfasern als Verstärkungsfasern, beispielsweise Leinen“, berichtet Annika Muckenhaupt. Hier befinde sich die Entwicklung aber noch in den Anfängen.
Textilien passen sich faltenfrei an komplexe Strukturen an
Wird das Hybridmaterial direkt eingelegt (in die Form oder das zu verstärkende Bauteil), passt es sich faltenfrei an, teilt das Unternehmen mit. Der Grund sind die guten Drapiereigenschaften des Grundtextils Drapfix. Dies erleichtert das Umformen und verbessere auch die mechanischen Eigenschaften. Denn die Fasern behalten ihre gewünschte Ausrichtung und Lage im Textil – und damit im fertigen Bauteil – bei.
Textiltechnisch sind frei bewegliche Fasern dafür verantwortlich. In der Fertigung funktioniert das Ausstreichen dabei manuell oder automatisiert mithilfe kleiner Rollen. Komplexe Geometrien wie Eckwinkel oder tiefe Mulden lassen sich in einem Schritt drapieren. Daher eigne sich das Biaxial-Gelege auch für hochkomplexe Strukturen, wird bei Gustav Gerster betont. Ein entscheidender Unterschied zu Organoblechen: Durch die Biegeschlaffheit des Textils und die besondere Bindung passe sich das Hybrid-Material auch dort gut an Geometrien an, wo Organobleche auf Grenzen stoßen.
Hybrid-Textil spart Zeit und Kosten
Durch die geschmeidige Anpassungsfähigkeit an die Form fällt der eine oder andere Arbeitsschritt weg. Dazu zählt die Nacharbeit im Bauteil, zum Beispiel das Einschneiden von Ecken, um eine Faltenbildung zu minimieren. Hinzu kommt, dass sich die hochdrapierbaren Hybrid-Gelege endkonturnah umformen lassen. Der Einsatz von Drapfix/Draptex Hybrid führe so nicht nur zu Zeit- und Kosteneinsparungen, sondern ermögliche auch einen materialeffizienten Prozess. „Grundsätzlich erleichtert das hybride Biaxial-Gelege aufgrund seiner textilen Eigenschaften die Konsolidierung und Umformung von Bauteilen“, sagt Muckenhaupt.
Anwendungen finden sich in der Automobil-Branche sowie in der Luft- und Raumfahrt. Hersteller von Nutzfahrzeugen oder Reisemobilen könnten von diesem Material ebenso profitieren wie Sportgerätehersteller.
Gustav Gerster sucht Industriepartner, um im gemeinsamen Projekt den Serieneinsatz des innovativen Hybridmaterials voranzutreiben. (os)
Video: https://youtu.be/HGXJcAExhR0
Kontakt:
Gustav Gerster GmbH & Co. KG
Business Unit Gerster TechTex
Memminger Str. 18
88400 Biberach a.d. Riss
Tel.: +49 7351 586–179
www.gerster-techtex.com
