Tailored Fiber Placement: Lastoptimierte thermoplastische Composites

Thermoplastische Composites bieten gegenüber duromeren Bauteilen einige Vorteile, wie Funktionalisierung durch Hinterspritzen und kürzere Zykluszeiten. Mit der Technologie von Biontec können sie lastoptimiert und somit sehr effizient gestaltet werden.

Ausgangslage

Das Unternehmen Bionic Composites Technologies AG (Biontec) stellt Composite-Bauteile basierend auf dem Tailored Fiber Placement (TFP) her, wobei die Faser-
Rovings mittels Sticktechnologie lastpfadgerecht orientiert werden können (Bild 1). Normalerweise werden die (trockenen) Faser-Rovings anschliessend mit einem duromeren Harzsystem imprägniert, wodurch das fertige Faserverbundbauteil entsteht.

Ziele des Projektes

Anstelle des Rovings kommt ein sogenanntes Hybridgarn zum Einsatz, also eine Kombination aus Verstärkung (Faser-Roving) und einem thermoplastischen Garn. Nach dem Sticken muss dieses Halbzeug nur noch verpresst werden, die Imprägnierung entfällt. Auch eine Weiterverarbeitung mittels Hinterspritzen ist denkbar. Das Potential und die Herausforderungen solcher Bauteile sollen in diesem Projekt beurteilt werden.

Lösungsweg

Auf Basis eines bestehenden Bauteils und der zugehörigen Form wurden experimentelle Untersuchungen bzgl. der Verarbeitung und resultierenden Bauteilqualität durchgeführt. Dabei wurde auf die Formteiltoleranzen, den Füllgrad und die Oberflächenqualität geachtet, um Rückschlüsse auf die Anforderungen für den sogenannten Stickling (Halbzeug aus dem TFP-Prozess) zu ziehen und Verbesserungsmassnahmen festzulegen.