Forschung: Großserienfertigung von Composites bald durch Spritzguss möglich
Forscher haben ein neues Verfahren entwickelt, das die Serienfertigung von endlosfaserverstärkten Composites mittels Spritzguss ermöglicht. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Großserienproduktion, insbesondere in der Automobilindustrie.
Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts haben gemeinsam mit der ENGEL AUSTRIA GmbH eine neuartige Technologie entwickelt, die eine effiziente Serienfertigung von endlosfaserverstärkten Composites mit thermoplastischer Matrix durch Spritzguss ermöglicht. Bisher war die Herstellung solcher Materialien in Großserie aufwendig und wirtschaftlich unrentabel.
Der neue Ansatz nutzt ein angepasstes Spritzgießverfahren. Reaktive Komponenten werden vorbereitet und gemischt, bevor sie in ein Werkzeug injiziert werden. Entscheidend ist, dass die In-situ-Polymerisation direkt in der Form stattfindet, auch wenn Textilverstärkungen bereits eingelegt sind. Dies erlaubt die Herstellung von Bauteilen mit hohem Fasenanteil und herausragenden mechanischen Eigenschaften.
Ein wesentlicher Vorteil der Methode ist die Verwendung niedrigviskoser Monomere, die direkt in der Maschine polymerisieren. Diese niedrige Viskosität sorgt für eine ideale Benetzung der Faserstrukturen, ohne diese zu verdrängen. Dies ist eine deutliche Verbesserung gegenüber früheren Verfahren, die nur Kurzfasern verarbeiten konnten.
Die entwickelte Prototypenmaschine, der ENGEL e-victory 120, integriert mehrere Verarbeitungsschritte in einer einzigen Einheit, was die Flexibilität und Geschwindigkeit erhöht. Die Technologie wurde mit dem Innovationspreis der AVK in der Kategorie „Prozesse“ ausgezeichnet.
Diese Entwicklung wird voraussichtlich die Nutzung von endlosfaserverstärkten Composites in der Automobilindustrie erheblich steigern, wo ihr geringes Gewicht und ihre hohe Festigkeit hochgeschätzt werden. Als Beispiel wurde für den Automobilzulieferer ZF Friedrichshafen ein glasfaserverstärkter Polyamid-Bremspedaleinsatz gefertigt.