Definition der optimalen Konsolidierungsparameter für eine automatisierte Fertigung von T-Profil Preforms aus bebinderten Kohlenstofffasern im Hinblick auf ihr Kompaktierungs- und Relaxie-rungsverhalten

Abstract

Diese Arbeit hat zum Ziel, die optimalen Konsolidierungsparameter für eine automatisierte Fertigung von T-Profil Preforms aus bebinderten Kohlenstofffasern, im Hinblick auf ihr Kompaktierungs- und Relaxierungsverhalten, zu definieren. Zudem soll validiert werden, ob es über eine Druckdifferenz während der Konsolidierung möglich ist, ein Entformschräge in den T-Profilsteg des Preforms einzubringen. Dazu wird eine Parameterstudie mit ebenen Preforms ausgewertet. Das Ergebnis dabei ist, dass sowohl die prozessseitigen Parameter (Konsolidierungsdruck und Konsolidierungstemperatur), als auch die materialspezifischen Parameter (Lagenanzahl, Halbzeugart, Binderart und Bindermenge) einen Einfluss auf das Kompaktierungs- und Relaxierungsverhalten besitzen. Anschließend werden an T-Profil Preforms, welchen unterschiedliche Halbzeuge zugrundliegen, der Einfluss der Konsolidierungstemperatur und des Konsolidierungsdrucks untersucht. Zusätzlich zu den bereits vorhandenen Erkenntnissen aus den Ergebnissen der ebenen Preforms, weisen die untersuchten Halbzeuge unterschiedliche Biegeverhalten auf, wodurch teilweise ein Springback und Ondulationen in dem Preform auftreten. Um die Qualität der Preforms auch im Inneren zu überprüfen, wurden diese im RTM-Verfahren injiziert und anschließend Schliffbilder angefertigt. Das Ergebnis dieser Arbeit ist, dass es möglich sein sollte, T-Profil Preforms mit integrierter Entformschräge in einer automatisierten kontinuierlichen Fertigung herzustellen. Dafür wurden die idealen Konsolidierungsparameter für unterschiedliche Halbzeuge und Binderarten, sowie ideale Kompaktierungsmaße für eine festgelegte Zielgeometrie definiert. Zudem werden Empfehlungen gegeben, welche Materialart und Binderart für eine automatisierte Fertigung geeignet sind und Voraussetzungen für die Umsetzung der automatisierten Fertigung erläutert.