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Faltenfrei auf beliebigen Formen

Faserverbundwerkstoffe: Trennmittel in der Fertigung werden verzichtbar
Faltenfrei auf beliebigen Formen

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Um fertige Bauteile aus dem formgebenden Werkzeug zu lösen, benötigt man bislang Trennmittel, die aufwendig entfernt werden müssen. Die Alternative: Eine speziell beschichtete Trennfolie, die keinerlei Rückstände hinterlässt.

Bei der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen sprüht man Trennmittel auf die Werkzeugoberfläche, um das Bauteil nach dem Aushärten entformen zu können. Reste des Trennmittels bleiben aber sowohl auf dem Bauteil als auch auf dem Werkzeug zurück. Die Bauteiloberflächen müssen dann meist manuell abgeschliffen werden – ein mühsamer und nicht unkritischer Prozess. Wird dabei zu viel Substanz abgetragen, leidet darüber hinaus die Bauteilqualität. Auch die Werkzeuge müssen regelmäßig gereinigt werden, und der damit verbundene Stillstand kostet viel Geld.

Mitarbeiter des Bremer Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM haben nun eine Trennfolie entwickelt, die diese Reinigungsschritte überflüssig macht. Sie lässt sich auf jegliche Strukturen aufbringen und ermöglicht ein einfaches Entformen. Die Folie verfügt über eine 0,3 µm dünne plasmapolymere Trennschicht, die keine Rückstände auf der Bauteiloberfläche hinterlässt.
Bisher auf dem Markt verfügbare Trennfolien sind sehr steif, somit auch nicht tiefziehfähig, und sie eignen sich nur für einfache Formkonturen. Die IFAM-Wissenschaftler verwenden dagegen eine strapazierfähige und elastische Folie, die eine Dehnung von bis zu 300 % aushält. Darüber hinaus ist sie mit weniger als 0,1 mm sehr dünn. Dadurch soll sie sich auch auf gekrümmte oder strukturierte Formen aufbringen lassen, ohne dass sich Falten bilden.
Die Beschichtung beruht auf einem Niederdruckplasmaverfahren, mit dem Formen auch direkt mit einer Trennschicht beschichtet werden können. Allerdings muss die zu beschichtende Form dafür in einen Plasmareaktor gegeben werden. Sobald schichtbildende Gase im Reaktor sind, wird ein Plasma gezündet. Werden in das Plasma Moleküle eingespeist, die Silizium oder Kohlenstoff enthalten, bilden sie Schichten, und die hochreaktiven Moleküle haften hervorragend an der Form. Der Haken an der Sache: Da die Plasmareaktoren höchstens 5 m³ groß sind, können nur verhältnismäßig kleine Formen beschichtet werden.
Zusammen mit Experten der Fraunhofer-Projektgruppe Fügen und Montieren FFM des IFAM in Stade gingen die Bremer daher neue Wege. Mit der Trennfolie ist das Verfahren nun auch für große Bauteile, etwa für Flugzeuge, nutzbar.
Den Plasmaprozess haben die Forscher so gestaltet, dass die Harze des Faserverbunds nicht auf der Trennschicht haften, die Trennschicht jedoch sehr gut auf der Folie hält. Sie löst sich selbst unter extremer Dehnung nicht. Die Forscher nutzen quasi eine neue Stoffklasse, die dank ihrer chemischen Struktur in sich fester ist als klassische Polymere. Dass sie auch realen Fertigungsbedingungen standhält, hat die als Flex-Plas bezeichnete Folie in der FFM-Entwicklungshalle bereits bewiesen. Derzeit ist sie bei verschiedenen Anwendern im Testeinsatz.
Weitere Informationen Die AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e. V. – prämierte Dipl.-Ing. Gregor Graßl und Dr. Matthias Ott mit dem AVK-Innovationspreis 2012 für ihre Entwicklungsarbeiten. Die beiden Forscher erhielten den ersten Preis in der Kategorie „Innovative Prozesse/Verfahren“ auf der Messe Composites Europe Anfang Oktober 2012 in Düsseldorf. Mehr zum Institut in Bremen: www.ifam.fraunhofer.de/de/Bremen.html
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