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Universität Kassel verbessert Eigenschaften faserverstärkter Kunststoffe

Derzeit erforscht die Universität Kassel, wie Kunststoffe künftig besser im automobilen Fertigungsprozess eingesetzt werden können. Neben Leichtmetallen wie Aluminium und Magnesium sind im Automobilbau vor allem Kunststoffe im Kommen, die durch textile Strukturen aus Glas- oder Kohlefasern verstärkt werden, erklärt die Universität. Diese faserverstärkten Kunststoffe sind leicht, weisen aber trotzdem eine sehr hohe Festigkeit auf. Die Herstellung maßgeschneiderter Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen stößt derzeit allerdings noch an Grenzen. Daher suchen die Forscher gemeinsam mit Wissenschaftlern aus zwölf weiteren Forschungsinstituten sowie Industriepartnern nach Optimierungsmöglichkeiten. Gefördert wird das Projekt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF). Im Fokus der Untersuchungen steht sowohl die Automatisierbarkeit als auch die Verbesserung der Qualität des Werkstoffs.

Bisher wurden faserverstärkte Kunststoffe aus mehreren Lagen Textilien hergestellt, die durch großflächig aufgetragenes Klebstoffpulver verbunden, anschließend mit Epoxydharz oder Polypropylen (PP) getränkt und dann ausgehärtet wurden. Es handelt sich hierbei um das so genannte RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding). Allerdings wirkt der großflächig aufgetragene Klebstoff in diesem Verfahren wie eine Sperrschicht. Die miteinander verklebten Textilfasern - die so genannte Preform - können Harz oder PP nicht optimal aufnehmen. Zudem entstehen Luftblasen, die das Material und damit das daraus gefertigte Bauteil beeinträchtigen.

Um dem entgegen zu wirken, arbeiten die Wissenschaftler an einer Optimierung des Verfahrens, erklärt die Universität: Hierbei wird zunächst ebenfalls eine Preform aus mehreren Lagen Textilfasern gefertigt. Um die Werkstoffeigenschaften zu verbessern, wird der Klebstoff verflüssigt und nicht mehr großflächig, sondern nur noch an wenigen Stellen als Punkte oder Linien auf die Textilschichten aufgetragen. Gleichzeitig werden die Klebstoffe so formuliert, dass ein möglichst geringes Eindringen der Klebstoffe in die Faserbündel erzielt wird. Die so verbundenen Textilschichten werden anschließend unter hohem Druck in eine Form gepresst und dabei mit Harz oder PP getränkt. Aufgrund des nur punktuell aufgebrachten Klebstoffs könnten die Fasern Harz oder Polypropylen intensiver aufnehmen und besser aushärten. Luftblasen sollen sich auf diese Weise vermeiden lassen.

Das punktuelle Kleben habe aber noch weitere Vorteile. So soll sich eine höhere Steifigkeit erzielen lassen, als beim großflächigen Kleben. Zudem würden die Textilschichten besser aneinander haften. Ein großer Vorteil allerdings liege im Klebevorgang selbst: Während das Aufbringen des bisher üblichen Klebstoffpulvers noch teils von Hand erfolgen musste, soll der flüssige Klebstoff leichter maschinell eingesetzt werden können. Das neue Verfahren eigne sich daher auch für den automatisierten Einsatz. Anwendung werde die neue Technik künftig voraussichtlich bei der Herstellung von Türen und Motorhauben finden.
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