Die beliebtesten Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen

Bis 2024 wird der Weltmarkt für Verbundwerkstoffe etwa 130,83 Milliarden US-Dollar betragen. Das primäre Verstärkungsmaterial in den USA ist Glasfaser. Im Jahr 2017 verzeichnete es einen Wachstumswert von 2,1 Milliarden US-Dollar.

Die Nachfrage nach robusten, langlebigen und leichten Materialien wächst. Viele Branchen wenden sich Verbundwerkstoffen zu, um Verstärkungen mit einem bestimmten Design zu finden.

Sie wollen die Herausforderungen lösen, denen faserverstärkte Polymere gegenüberstehen. Diese Verstärkungen sind Produkte aus Verbundwerkstoffen.

In der Industrie gibt es verschiedene Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen. Ihre Entscheidung hängt vom Material, Design und der Anwendung des Verbundwerkstoffs ab.

Hier sind einige der beliebtesten Methoden.

1. Das Hand-Lay-Up

Das Handlaminieren ist die grundlegendste Herstellungsmethode für duroplastische Verbundwerkstoffe. Bei diesem Prozess werden Prepreg-Lagen von Hand auf ein Werkzeug gelegt, um einen Laminatstapel zu erstellen.

Sobald das Lay-up abgeschlossen ist, müssen Sie das Harz auf die Lagenschicht auftragen. Bei einer anderen Variante des Handlaminierens, die als Nasslaminierung bekannt ist, müssen Sie jede Lage mit Harz beschichten, bevor Sie sie übereinander schichten.

2. Offenes Formteil

Contact Moulding oder Open Moulding ist ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Glasfaser-Verbundwerkstoffen. Die Form wird zuerst mit einem Trennmittel und Gel behandelt, bevor die Herstellung beginnt.

Legen Sie die Formmaterialien entweder durch das Aufsprühen oder das Handauflegen auf die Form. Beim Aufsprühen sollten Sie das Harz und die geschnittenen Stränge gleichzeitig auf die Formteiloberfläche sprühen.

Anschließend das Laminat von Hand mit Rollen verdichten und an dieser Stelle eventuelles Kernmaterial auftragen. Eine abschließende Sprühschicht hilft, die Kernmaterialien zwischen dem Laminat zu platzieren. Danach können Sie das Formteil aushärten lassen.

Sie können manchmal das Handlaminierverfahren neben dem Sprühlaminieren verwenden, um den Arbeitsaufwand zu reduzieren.

3. Harzinfusionsmethoden

Aufgrund der hohen Nachfrage nach Verbundwerkstoffen steigt der Bedarf an einer schnelleren Produktionsrate. Viele Leute ersetzen den Lay-up-Prozess durch alternative Methoden, die die Automatisierung der Fertigung fördern.

Diese Herstellungsmethoden umfassen:

Das Harz-Spritzpressen

Hier sollte man trockene Bewehrung in die Form geben und später eine Mischung aus Harz und Katalysator unter geringem Druck pumpen.

Das verwendete Harz ist dünnflüssig, so dass es den Vorformling vor dem Aushärten durchdringen kann. Das Verfahren produziert hochwertige Teile ohne die Notwendigkeit eines Autoklaven.

Reaktionsspritzguss

Es weist einen bemerkenswerten Unterschied zum Harzspritzpressen auf. Anstatt Harz und Katalysator als Mischung einzuspritzen, geben Sie sie in zwei getrennte Ströme.

Die beim Mischen auftretende chemische Reaktion findet dann in der Form statt im Dosierkopf statt.

Vakuumunterstütztes Resin Transfer Moulding (VARTM)

VARTM hebt sich von den anderen Harzspritzpressverfahren ab, da es weder Hitze noch Druck benötigt. Anstatt das Harz mit Druck zu pumpen, zieht der VARTM es mit Vakuum in die Preform.

Daher verwendet VARTM kostengünstige Werkzeuge, die es einfach machen, eine beträchtliche Menge kostengünstiger und komplexer Teile herzustellen.

Filamentwicklung

Der wesentliche Vorteil des Filament-Winding-Fertigungsverfahrens besteht darin, dass seine Materialkosten gering sind. Der Prozess ist kontinuierlich und kann hochgradig automatisiert werden.

Der bedeutendste Anwendungsbereich liegt in der Herstellung von Golfschlägerschäften.

Andere Artikel wie zylindrische Teile, Angelruten und Druckbehälter machen den Rest des Geschäfts aus.

Pultrusion

Das Pultrusionsverfahren ist ein einfaches und kontinuierliches Verfahren. Hier führt man die Verstärkungsfaser zunächst durch ein heißes Harzbad. Es wird dann auf bestimmte Formen ausgelegt, während es mehrere Formführungen durchläuft.

Danach passiert es eine erhitzte Matrize, bevor es seine endgültige Form annimmt und aushärtet. Die durch Pultrusion hergestellten Produkte sind glatt und müssen nicht nachbearbeitet werden.

Das Verfahren wird seit Jahrzehnten bei der Herstellung von Glasfasern und Polyesterharzen eingesetzt.

Röhrenrollen

Das Walzen von Rohren ist eine Fertigungsmethode, die Sie bei der Herstellung von Stangen und Rohren verwenden können. Die Hauptprodukte sind konische oder zylindrische Rohre mit kleinem Durchmesser.

In diesem Prozess sollten Sie das Material zuerst in Muster vorschneiden, die bei der Faserarchitektur helfen. Sie werden dann auf einer Oberfläche ausgelegt, auf der ein Dorn über sie rollt, um die Materialien zu verdichten und zu entfernen.

Sie sollten die Schnittteile in regelmäßigen Abständen neu positionieren, damit Sie dem Rohr Biegefestigkeit verleihen können.

Formpressen

Dieses Verfahren ist nützlich bei der Verarbeitung von Duroplasten mit hohem Volumen. Es ist die beste Option, wenn Sie mehr als 10.000 Teile produzieren müssen.

Verbundplattenmaterialien werden unter Verwendung einer Plattenherstellungsverbindung hergestellt. Sie sollten zuerst eine Harzpaste auflegen und zerkleinerte Glasfaser darüber gießen. Dann können Sie die Glasfaser mit einer letzten Schicht Harzpaste bedecken.

Die Automobilindustrie erforscht den Einsatz von Sheet Moulding Compounds, die eine Kohlenstoffverstärkung aufweisen. Es ist ein Versuch, das Festigkeits- und Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis von Carbon zu nutzen.

Spritzguss

Es ist ein schnelles Niederdruckverfahren, das bei der Herstellung von gefüllten Thermoplasten üblich ist. Der Prozess ist schnell, mit Einspritzgeschwindigkeiten zwischen einer und fünf Sekunden. Eine Stunde reicht aus, um bis zu 2000 Kleinteile zu produzieren.

Das automatisierte Spritzgießen von BMC steigt in der Rangliste und erobert einige der Märkte, die von Metallguss- und Thermoplastherstellern gehalten werden.

Wichtige Details, die bei der Verwendung von Verbundstoffherstellungsmethoden zu beachten sind

Verbundmaterialien haben viele wünschenswerte Eigenschaften, die sie für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen geeignet machen.

Die oben aufgeführten Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen helfen dabei, Harze und Verstärkungen zu formen und dem Verbundmaterial die gewünschte Form zu verleihen.

Beim Umgang mit Verbundwerkstoffen ist es für Verarbeiter zwingend erforderlich, eine sichere Arbeitsumgebung zu gewährleisten. Sie sollten auch die Gesundheits- und Sicherheitsbedenken angehen, indem sie Schutzausrüstung verwenden und unternehmensweite Überwachungsrichtlinien entwickeln.

Kontaktieren Sie uns noch heute für weitere Informationen zur Verwendung von Verbundwerkstoffen.