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Ziele, Aufgaben und Auswirkungen des Injektions- bzw. Infusionsprozesses

aktualisiert am 21.09.2015 von Martin Friedrich

Der Injektions- bzw. Infusionsprozess hat das Ziel der Tränkung des trockenen Fasermaterials mit einem Harzsystem.

Simulation eines Injektionsvorganges mit Einschluss von trockenen Bereichen in den Bauteilecken (Makrobereich, Harzfluss von blau nach rot)
Simulation eines Injektionsvorganges mit Einschluss von trockenen Bereichen in den Bauteilecken (Makrobereich, Harzfluss von blau nach rot)

Verfügbarkeit: Nicht auf Lager

Festforderung: Vollständige Tränkung

Genauer gesagt ist das primäre Ziel die vollständige Tränkung aller Faserzwischenräume mit dem Harzsystem.

Die Fasertränkung findet dabei in 2 Bereichen statt: im Makro- und im Mikro-Bereich.

Vollständige Tränkung im Makro-Bereich

Der Makrobereich ist dabei der einfach sichtbare Bereich. Ist die Tränkung im Makrobereich nicht vollständig, so gibt es im Bauteil trockene oft an der Oberfläche des Bauteils gut sichtbare Bereiche in denen kein Harz vorhanden ist. Die Größe dieser trockenen Bereiche beträgt mehrere Quadratmillimeter bis hin zu mehreren Quadratmetern.

Die Ursache hierfür sind regelmäßig ungeeignete oder besonders im Bereich closed-mould RTM nicht prozesssichere Angusskonzepte. Abbildung 1 zeigt die Simulation der Fasertränkung eines Bauteils, bei welcher es durch Vorfließen von Harz in den Randbereichen zum Einschluss trockener Bereiche kommt.

Solche trockenen Bereiche vermindern bzw. verhindern die strukturelle Stabilität des Bauteils. Die Größe des Stabilitätsverlustes hängt dabei neben der Größe und dem Ort des trockenen Bereiches, maßgeblich von den Bauteilabmessung, dem vorhandenen Lagenaufbau und den zu übertragenden Lasten des Bauteils ab.

Fasertränkung im Mikro-Bereich

Eine vollständige Tränkung auch im Mikro-Bereich bedeutet eine Tränkung des Fasermaterials ohne Porenbildung. Abbildung 2 zeigt den Schnitt durch ein Bauteil mit beiden Typen von Tränkungsfehlern.

Poren können bei der Fertigung durch verschiedene Mechanismen entstehen: Undichtigkeiten im Formwerkzeug, Ausgasung von Hilfsstoffen und viele andere mehr.

Poren beeinflussen die strukturelle Integrität eines Bauteils in der Regel nicht, sind jedoch an der Oberfläche eines Bauteils oft ein optisches Problem, welches eine zusätzliche Nachbearbeitung erforderlich macht (Zusatzkosten). Ein weiterer wichtiger Aspekt von Poren in einem Faserverbundbauteil ist die Herabsetzung der Dauerfestigkeit. Die Größenordnung der Minderung der Dauerfestigkeit hängt dabei von der Porengröße der Porenanzahl und der Porenverteilung ab.

Wunschforderung: Schnelle Tränkung

Die benötigte Injektionsdauer ist einer der maßgeblichen Faktoren, die über die Gesamt-Fertigungszeit eines Faserverbundbauteils bestimmen. Sie ist damit eine wichtige Stellschraube für die Bauteilkosten. Auf den ersten Blick ist dies etwas erstaunlich, da andere Prozesszeiten wie z.B. die Aushärtung des injizierten Harzsystems in aller Regel deutlich längere Zeitdauern in Anspruch nehmen. Aus diesem Grund werden wir diesen Zusammenhang in einem gesonderten Artikel näher untersuchen.

Martin Friedrich
Martin Friedrich
Detaillierte Analyse von Fertigungs- und Bauteilkosten, Entwicklung robuster und kosteneffizienter Fertigungsprozesse
16 Jahre
T2-Composite
www.t2-composite.de
Inhaber
martin.friedrich (at) t2-composite.de
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Mehr zum Thema:

#INFUSION, #INJEKTION

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