Untersuchung des Einflusses von Oberflächenvorbehandlungsverfahren auf Direktfügeverbindungen zwischen Duromerkompositen und aufgedruckten Thermoplast-Formmassen

Abstract

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss verschiedener Oberflächenvorbehandlungsverfahren für Duromerkompositoberflächen auf das direkte Fügen mit thermoplastischen Formmasse im 3D-Druck-Verfahren. Ziel der Oberflächenvorbehandlungen ist es, die Verbundfestigkeit zwischen diesen unterschiedlichen Materialsystem zu steigern. Dazu werden Duromerkompositplatten aus unidirektional kohlefaserverstärkten Prepregs auf Epoxidharz-Basis mit unterschiedlichen Oberflächenbehandlungen hergestellt und charakterisiert. Dabei wurden insgesamt acht verschiedene Oberflächenvorbehandlungen realisiert. Anschließend werden diese Platten im Fused-Filament-Fabrication Verfahren mit thermoplastischen Werkstoffen bedruckt und die daraus entstanden Verbunde mechanisch und optisch untersucht. Als thermoplastischer Werkstoff wird primär ein kurzkohlefaserverstärktes Polyamid verwendet. Zusätzlich wird für eine ausgewählte Oberflächenvorbehandlung ein unverstärktes Polyetherimid eingesetzt. Zur Untersuchung der Verbundfestigkeit werden thermoplastische Rippen auf die Duromerkompositplatten aufgedruckt und mit einer speziellen Prüfvorrichtung abgezogen. Die Untersuchungen zeigen, dass für eine signifikante Steigerung der Verbundfestigkeit eine Modifikation der Oberflächenchemie der Duromerkomposite notwendig ist, während durch rein mechanische Oberflächenvorbehandlungen keine Verbesserungen erzielt werden können. Als besonders vielversprechend wurde zum einen die Kombination eines Standardabreißgewebes mit einer kalten, atmosphärischen Plasmabehandlung und zum anderen das Einbringen von thermoplastischen Decklagen aus dem Matrixpolymer des aufzudruckenden thermoplastischen Werkstoffes identifiziert.