Die beliebtesten Methoden zur Herstellung von Verbundwerkstoffen

Bis 2024 wird der Weltmarkt für Verbundwerkstoffe rund 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 steigt. Viele Branchen wenden sich Verbundwerkstoffen zu, um Verstärkungen eines bestimmten Designs zu finden.

Sie wollen die Herausforderungen lösen, vor denen faserverstärkte Polymere stehen. Diese Verstärkungen sind Produkte der Verbundherstellung.

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.

Das Handauflegen

Das Handauflegen ist die grundlegendste Herstellungsmethode für duroplastische Verbundwerkstoffe. Dabei werden Prepreg-Lagen von Hand auf ein Werkzeug gelegt, um einen Laminatstapel zu erzeugen.

Sobald das Auflegen abgeschlossen ist, müssen Sie das Harz auf die Schicht der Lagen auftragen. In einer anderen Variante des Handlays, die als nasses Lay-up bekannt ist, müssen Sie jede Schicht mit Harz beschichten, bevor Sie sie zusammenschichten.

Offenes Formen

Kontaktformen oder offenes Formen ist ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Glasfaserverbundwerkstoffen. Die Form wird zuerst mit einem Trennmittel und Gel behandelt, bevor die Herstellung beginnt.

Legen Sie die Formmassen entweder durch Aufsprühen oder Handauflegen auf die Form. Beim Aufsprühen sollten Sie das Harz und die gehackten Stränge gleichzeitig auf die Formfläche sprühen.

Anschließend das Laminat mit Handrollen verdichten und an dieser Stelle ggf. Eine abschließende Sprühschicht hilft, die Kernmaterialien zwischen das Laminat zu legen. Danach können Sie das Formteil aushärten lassen.

Sie können manchmal den Handauflegeprozess neben dem Sprühauflegen verwenden, um die Arbeit zu reduzieren.

Harzinfusionsmethoden

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

Diese Herstellungsverfahren umfassen:

Das Resin Transfer Molding

Hier sollten Sie trockene Verstärkung in die Form geben und später eine Mischung aus Harz und Katalysator unter niedrigem Druck pumpen.

Das verwendete Harz ist niedrigviskos, so dass es die Vorform durchdringen kann, bevor es aushärtet. Das Verfahren produziert hochwertige Teile ohne die Notwendigkeit eines Autoklaven.

Reaktionsspritzguss

Es weist einen bemerkenswerten Unterschied zum Harztransferformteil auf. Anstatt das Harz und den Katalysator als Mischung einzuspritzen, fügen Sie sie in zwei getrennten Strömen ein.

Die chemische Reaktion, die während des Mischens auftritt, findet dann in der Form statt im Dosierkopf statt.

Vakuumunterstütztes Resin Transfer Molding (VARTM)

VARTM hebt sich von den anderen Resin Transfer Molding-Verfahren ab, da es weder Wärme noch Druck benötigt. Anstatt das Harz mit Druck zu pumpen, zieht der VARTM es mit einem Vakuum in die Vorform.

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

Fadenwicklung

Der wesentliche Vorteil des Fadenwicklungsherstellungsverfahrens besteht darin, dass seine Materialkosten niedrig sind. Der Prozess ist kontinuierlich und kann hochgradig automatisiert werden.

Das bedeutendste Anwendungsgebiet ist die Herstellung von Golfschlägerschäften.

Andere Artikel wie zylindrische Teile, Angelruten und Druckbehälter übernehmen den verbleibenden Teil des Geschäfts.

Pultrusion

Die Pultrusionsmethode ist ein einfacher und kontinuierlicher Prozess. Hier führen Sie zuerst die Verstärkungsfaser durch ein heißes Harzbad. Es wird dann auf bestimmte Formen ausgelegt, während es mehrere Umformführungen durchläuft.

Danach passiert es eine erhitzte Matrize, bevor es sich seiner endgültigen Form anpasst 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.

Rohrwalzen

Rohrwalzen ist eine Herstellungsmethode, die Sie bei der Herstellung von Stäben und Rohren verwenden können. Die Hauptprodukte sind konische oder zylindrische Rohre mit kleinem Durchmesser.

Bei diesem Prozess sollten Sie das Material zunächst in Muster vorschneiden, die bei der Faserarchitektur hilfreich sind. Sie werden dann auf eine Oberfläche gelegt, auf der ein Dorn über sie rollt, um die Materialien zu verdichten und zu debulken.

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

Formpressen

Diese Methode 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 Plattenherstellungsmasse hergestellt. Sie sollten zuerst eine Harzpaste nach unten legen und gehackte Glasfaser darauf gießen. Dann können Sie die Glasfaser mit einer letzten Schicht Harzpaste abdecken.

Die Automobilindustrie erforscht die Verwendung von Formmassen, die eine Kohlenstoffverstärkung aufweisen. Es ist im Rahmen eines Angebots Vorteil der Festigkeit und Steifigkeit zu Gewichtsverhältnis von Kohlenstoff zu nehmen.

Spritzgießen

Es ist ein schnelles und 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 herzustellen.

Das automatisierte Spritzgießen von BMC steigt in den Reihen auf und übernimmt einige der Märkte, die von Metallguss- und Thermoplastherstellern gehalten werden.

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

Verbundwerkstoffe weisen viele wünschenswerte Eigenschaften auf, die sie für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen geeignet machen.

Die oben aufgeführten Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen helfen, Harze und Verstärkungen zu formen, wodurch das Verbundmaterial seine gewünschte Form erhält.

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

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