Faserverbundbauweisen

1. Einleitung.- 2. Übersicht.- 3. Naßlaminier-und Imprägnierverfahren.- 3.1 Handlaminierverfahren.- 3.2 Maschinelles Laminierverfahren.- 3.3 Beispiel für die Herstellung eines Strukturbauteils in der Naßlaminiertechnik.- 4. Prepreg - Niederdruckautoklavverfahren mit duromeren Harzsystemen.- 4.1 Das Halbzeug "Prepreg".- 4.2 Aufmachung und Eigenschaften der wichtigsten Prepregs.- 4.3 Besonderheiten beim Laminierprozeß zur Herstellung von Laminaten und Bauteilen.- 4.4 Fertigungsspezifische Aspekte bei der Herstellung von Prepreggelegen.- 4.5 Prepregweichkerntechnik.- 4.6 Prepreghartkerntechnik.- 4.7 Optische Positionierung und automatisches Zuschneiden von Prepregzuschnitten beim Aufbau von Prepreggelegen.- 4.7.1 Prepregzuschneideeinrichtung - Beschreibung der Arbeitsweise.- 4.7.2 Optische Laser - Positioniereinrichtung.- 5. Fasernaßwickeltechnik.- 5.1 Anlagenkomponenten.- 5.1.1 CNC - Wickelanlage.- 5.1.1.1 Drehwickelmaschine.- 5.1.1.2 Steuerungskomponenten.- 5.1.2 Periphere Anlagenkomponenten.- 5.1.2.1 Imprägnieranlage.- 5.1.2.2 Fadenführungssystem.- 5.1.2.3 Fadenspanner.- 5.2 CAW-Technik (Computer Aided Winding).- 5.2.1 Generierung des Wickeldorns.- 5.2.1.1 Übersicht.- 5.2.1.2 Modellierung der Wickeldornoberfläche.- 5.2.2 Simulation des Laminataufbaus.- 5.2.2.1 Wickelparameter.- 5.2.2.2 Modellierung des Wickelpfades.- 5.2.3 Erstellung des Maschinenprogramms.- 5.2.3.1 Parameter des Post-Prozessors.- 5.2.3.2 Fertigung des Bauteils.- 5.3 Modellierung des Rovings und des Wickeldorns.- 5.3.1 Einführung in die Faserablagespurberechnung.- 5.3.1.1 Problemstellung und Zielsetzung.- 5.3.1.2 Themengebiete des Wickelprozesses.- 5.3.2 Differentialgeometrische Modellierung des Rovings.- 5.3.3 Differentialgeometrische Modellierung des Wickeldorns.- 5.3.3.1 Idealisierung des Wickeldorns.- 5.3.3.2 Parameterdarstellung der Fläche und der Flächenkurve.- 5.3.3.3 Theorie der Flächenkrümmung.- 5.3.3.4 Beschreibung allgemeiner Drehkörper.- 5.4 Beschreibung des Laminataufbaus und der Rovingablage.- 5.4.1 Differentialgeometrische Beschreibung des Laminataufbaus.- 5.4.1.1 Definition des Wickelwinkels.- 5.4.1.2 Beschreibung der Laminatdicke.- 5.4.1.3 Beschreibung des Wickelmusters.- 5.4.2 Statische Beschreibung der Rovingablage.- 5.4.2.1 Kräftegleichgewicht am abgelegten Rovingelement.- 5.4.2.2 Haftbedingung des Rovings.- 5.4.2.3 Verdichtungsdruck am Rovingelement.- 5.4.2.4 Abhebebedingung des Rovings.- 5.5 Berechnung ausgewählter Faserablagespuren.- 5.5.1 Ablagespuren auf allgemeinen Drehflächen.- 5.5.1.1 Haftsichere Ablagespuren.- 5.5.1.2 Spezielle nicht-haftsichere Ablagespuren.- 5.5.1.3 Diskussion der Haftsicherheit.- 5.6 Beispiel eines Wickelbauweisenkonzeptes für Composite-Schienenfahrzeugstrukturen mit integrierten Funktionen.- 5.6.1 Übersicht.- 5.6.2 Bauweisen-und Fertigungskonzept eines Waggonkastens.- 5.6.2.1 Bauweisenkonzept.- 5.6.2.2 Integration von System-und Strukturfunktion.- 5.6.2.3 Fertigungskonzept.- 5.6.3 Experimenteller Fertigungsnachweis im Modellversuch.- 5.6.3.1 Variante I: Insitu-Fertigung der Spanten.- 5.6.3.2 Variante II: Fertigung mit Spanthalbzeugen.- 5.6.3.3 Nachbearbeitung der Fenster.- 5.6.3.4 Ergebnisse der Modellversuche.- 5.6.4 Schlußfolgerungen und Zusammenfassung.- 5.6.5 Integrierte Funktionen durch Funktionswerkstoffe.- 6. Die Resin Transfer Moulding Technik (Injektionstechnik).- 6.1 Beschreibung des Verfahrens.- 6.2 Die verwendeten Materialien.- 6.2.1 Die Harzsysteme.- 6.2.1.1 Anforderungen an ein RTM-Matrixsystem.- 6.2.1.2 Gebräuchliche RTM-Matrixtypen.- 6.2.2 Fasersysteme.- 6.2.2.1 Gewebe.- 6.2.2.2 Gelege.- 6.2.2.3 Geflechte.- 6.2.2.4 Wirrfasermatten und Vliese.- 6.3 Der RTM-Prozeß.- 6.3.1 Die Preformtechnik.- 6.3.1.1 "Net-shape"-Preforms.- 6.3.1.2 Umgeformte Preforms aus Endlosfasern.- 6.3.2 Preformanlagen.- 6.3.3 Anlagen für eine RTM-Produktion.- 6.3.3.1 Misch-und Dosiervorrichtungen.- 6.3.3.2 Werkzeuge.- 6.3.3.3 Meßdatenerfassung und Prozeßführung.- 6.3.3.4 Formenträger.- 6.4 Die Simulation des Harzflusses durch anisotrope Strukturen.- 6.4.1 Übersicht.- 6.4.2 Theorie des RTM-Harzflusses.- 6.4.2.1 Die Kontinuitätsgleichung.- 6.4.2.2 Die Navier-Stokes-Gleichungen.- 6.4.2.3 Das Gesetz von Darcy.- 6.4.3 Bestimmung der Eingangsgrößen.- 6.4.3.1 Die Porosität.- 6.4.3.2 Die Viskosität.- 6.4.3.3 Die Permeabilität.- 6.4.3.4 Die rechnerische Bestimmung der Permeabilität.- 6.4.3.5 Die experimentelle Bestimmung der Permeabilität.- 6.4.4 Der Versuchsaufbau.- 6.4.5 Auswertung und Resultate.- 6.4.5.1 Bestimmung der Permeabilität durch visuelle Erfassung des Fließfrontverlaufes.- 6.4.5.2 Zweidimensionale Strömung mit Zentralanguß.- 6.4.6 Nichtisotherme Harzflußsimulation.- 6.4.7 Beispiele für RTM-Harzflußsimulationen.- 6.5 Beschreibung von Verfahren für nahtlose, geschlossene Körper.- 6.5.1 Übersicht über Verfahren zur Herstellung von nahtlosen, geschlossenen Bauteilen.- 6.5.2 Die Schaumkerntechnik.- 6.5.2.1 Übersicht.- 6.5.2.2. Anforderungen an das Schaumkernmaterial.- 6.5.2.3 Herstellung der Schaumkerne.- 6.5.2.4 Häufig verwendete Schaummaterialien.- 6.5.2.5 Verdichten des Laminats durch Druckerzeugung des Schaumkerns.- 6.5.3 Die Hohlkörper-Differenzdrucktechnik.- 6.5.3.1 Übersicht.- 6.5.3.2 Beschreibung des Verfahrens.- 6.5.3.3 Der Blasschlauch.- 6.5.3.4 Die Verfahrensschritte im Detail.- 6.6 Beispiel einer RTM-Serienproduktion.- 6.6.1 Übersicht.- 6.6.2 Das Schaumkernbauteil: Der Fahrradrahmen "Spyce".- 6.7 Weitere Verfahrensmöglichkeiten zur Verbesserung der RTM-Technik.- 6.7.1 Übersicht.- 6.7.2 Konzepte zur Reduktion der Injektionszeit.- 6.7.2.1 Linienanguß.- 6.7.2.2 Kaskaden-Injektion.- 6.7.2.3 Querimprägnierung mit harzführenden Schichten.- 6.7.2.4 Verteilen des Harzes über ein Kanalsystem.- 6.7.2.5 Veränderung der Permeabilität für die Injektionsphase.- 6.7.2.6 Der SCRIMP-Prozeß.- 7. Form-und Fließpreßmassenverfahren.- 7.1 Pressen.- 7.2 SMC - (sheet moulding compound) Verfahren.- 7.2.1 Handhabung der Halbzeuge im SMC-Prozeß.- 7.2.2 Der Verarbeitungsprozeß.- 7.2.3 Formenkonzepte.- 7.3 Formpreßverfahren.- 7.4 Perspektiven der Preßtechnik.- 8. Sonder-und Kombinationsverfahren.- 8.1 Das S-RIM-Verfahren.- 8.2 Das RFI-Verfahren.- 9. Faser/Harz-Spritzverfahren.- 10. Vakuumsack-und Drucksackverfahren.- 11. Verfahren zur Herstellung von hohlen Faserverbunden.- 12. Arbeits-und Gesundheitsschutz.- 12.1 Sicherheitsmaßnahmen und Arbeitsschutz bei der Herstellung von Faserverbundteilen.- 12.2 Darstellung der Stoffvielfalt bei der Faster-verbundtechnik am Beispiel des ungesättigten Polyesterharzes.- 12.3 Sicherheits-und Schutzmaßnahmen im Umgang mit duromeren Harzsystemen.- 12.4 Gesetze, Verordnungen.- Sachwortverzeichnis.- Abkürzungen.