Filament Winding erklärt:Präzisionsverbundfertigung für Luftfahrt und Industrie

Filament Winding ist eine Technik zur Herstellung von Verbundwerkstoffen, also Materialien, die aus zwei oder mehr physikalisch und chemisch unterschiedlichen Substanzen bestehen. Die Filamente werden um eine Form gewickelt, die als Patrize oder Dorn bezeichnet wird. Die in diesem Verfahren am häufigsten verwendeten Filamente sind Glas-, Kohlenstoff- und Aramidfasern. Besonders wichtig ist diese Technik für Produkte im Luftfahrt- und Industriebereich.

Da es sich um einen hochautomatisierten Prozess handelt, ist der Filamentwickelprozess in der Regel präzise und exakt in seinen Messungen. Faseriges Material wird in einem Harzbad getränkt und mit Reaktanten mit niedrigem bis mittlerem Molekulargewicht bedeckt. Anschließend wird die Faser von zylindrischen Spulen gesammelt und um den Dorn gewickelt. Während das Material gewickelt wird, wird entweder Epoxidharz, Epoxidharz oder ein Polyesterharz gleichmäßig darauf gegossen.

Es ist äußerst wichtig, dass der Dorn fest in der Filamentwickelmaschine gehalten wird. Dadurch lässt sich der Dorn präziser wickeln und die Filamente entsprechend der endgültigen Anwendung im richtigen Muster platzieren. Zur Steuerung dieses genauen Prozesses werden in der Regel spezielle Computerprogramme eingesetzt.

Sobald alle Filamente um den Dorn gesponnen sind, wird der mit Harz überzogene Verbundwerkstoff durch Erhitzen in einem computergesteuerten Ofen ausgehärtet. Hitze härtet die Faser aus und erleichtert das Entfernen der neuen Komponente aus der Dornform. Das Bauteil wird sorgfältig mit einer Maschine entnommen, die die Struktur sowohl des Dorns als auch des Bauteils beibehält. Nach der Extraktion ist die neue Verbundfaserstruktur bereit zur Verarbeitung und Verwendung.

Die Anordnung der Filamente ist entscheidend für die Beschaffenheit des Endprodukts. Eine Anordnung der Fasern in einem hohen Winkel sorgt für eine höhere Druckfestigkeit des Materials. Unter Druckfestigkeit versteht man die Menge an Druckkraft, die erforderlich ist, um ein Material zu brechen oder zu zerreißen. Die Anordnung der Fasern in einem Muster mit geringem Winkel verbessert die Zugfestigkeit des Materials. Die Zugfestigkeit ist die Menge an Spannung, die ein Material aushalten kann, wenn es gezogen oder gedehnt wird, bevor es reißt oder bricht.

Ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht in der Bauteilstruktur ist das Ergebnis der strengen Anforderungen des Filamentwickelprozesses. Diese endgültige Struktur hält viel Druck und Belastung stand, unabhängig davon, ob sie die Form einer Helix, einer Kugel oder eines Zylinders hat. Aus diesem Grund erfreuen sich nach diesem Verfahren hergestellte Verbundstrukturen in der Industrie großer Beliebtheit. Solche Komponenten werden als Druckbehälter, Flugzeugkörper, Strommasten, Rohre und vieles mehr verwendet.

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