Erweiterte Untersuchung thermoplastischer Polymere hinsichtlich ihrer Eignung als Werkstoff für Formkerne in der Faserverbundfertigung

Kurzfassung

Diese Arbeit thematisiert die Machbarkeit eines Fertigungsprozesses zur Herstellung von Faserverbundhohlkörpern mit Hinterschneidungen unter der Verwendung des Formgedächtniseffekts von blasgeformten teilkristallinen Thermoplasten. Im ersten Teil der Arbeit werden drei teilkristalline Thermoplasten aus einem Pool von infrage kommenden Werkstoffen ausgewählt. Hierfür dienen die Fertigungsparameter der Harz-Härter-Kombination LR285/LH285 als Randbedingungen. PA6, PA6.6 und PET werden für weitere Untersuchungen ausgewählt. Die zuvor aus der Literatur entnommenen Werkstoffwerte werden durch eine DSC- und DMA-Analyse überprüft und verglichen. Die gemessene Glasübergangstemperatur von PET weicht auffällig stark von den Literaturwerten ab. Zusätzlich wird die Trennbarkeit der Werkstoffe vom Harz durch einen Single Lap Shear Versuch, die Qualität der werstückseitigen Oberfläche durch eine Lasermikroskopie und der temperatur- und verstreckungsabhängige Formgedächtniseffekt durch einen eigens konzipierten Versuch untersucht. Der Single Lap Shear Versuch ergab bei allen Materialien einen Vorteil gegenüber einer Aluminium-Referenzprobe. Durch die Lasermikroskopie konnte unter anderem festgestellt werden, dass mit Trennmittel bearbeitete Werkzeuge zu einer besseren Oberflächengüte des Werkstücks führten. Der Formgedächtniseffekt aller Materialien wurde bei einer höheren Verstreckung, sowie einer niedrigeren Verstreckungstemperatur besser. PET hat den besten Formgedächtniseffekt, gefolgt von PA6 und PA6.6. Die Ergebnisse zeigen, dass PET auf Grund des besten Formgedächtniseffekts, der besten Trennbarkeit vom Harz und einer guten Oberflächenqualität des Werkstücks am besten als Formwerkzeug mit Formgedächtniseffekt geeignet ist. Allerdings liegt die Glasübergangstemperatur über der des FKV, weshalb die Eignung für das gewählte Harzsystem überprüft werden sollte. PA6 weist einen schlechteren, aber ausreichenden Formgedächtniseffekt auf. Die Glasübergangstemperatur liegt deutlich unter der des Harz-Härter-Systems. Daher kann es ohne Probleme als Formwerkzeug für dieses verwendet werden. PA6.6 eignet sich am schlechtesten für die Anwendung, da es einen sehr schlechten Formgedächtniseffekt aufweist.