Grundlagen:
- Form: Für jedes Verbundwerkstoffbauteil wird eine formgebende Form benötigt, da die Ausgangsmaterialien nicht biegesteif sind. Diese Form ist meistens nur einseitig (Also dann immer die „Sichtseite“), und das Bauteil wird ausgehend von dieser Seite nach innen hin aufgebaut. Gilt für alle Herstellungsvarianten.
- Material: Das Ausgangsmaterial sind die Fasern. Die können Lose, wirr als Matte, gewebt (hier gibt es tausende Webarten, das was man immer so kennt als „Carbon“ ist ein Leinwand oder Köper Gewebe) oder „endlos“ parallel (Wenn man diese nun stapelt nennt sich das Gelege) vorliegen. Diese Fasern werden dann in eine Matrix (Harz) eingebettet. Zusammen ergibt das dann einen Verbund, daher Faserkunststoff-Verbunde, oder Faserverbundwerkstoffe. Der Vorteil der „Endlosen“ Fasern ist das man diese in unterschiedlichen Richtungen im Bauteil platzieren kann, wodurch man dann lastfadgerechte Bauteile bauen kann. Solche Materialien nennt man Anisotrop oder Nicht-Isotrop (Auf Deutsch quasi: „nicht gleich in alle Richtungen). Stahl ist z.B. Isotrop, bedeutet es hat, egal in welche Richtung die gleichen Eigenschaften.
Herstellungsvarianten:
- Handlaminieren: Beim handlaminieren werden trockene Fasern, meist als Gewebe in die Form gelegt und dann per Hand mit Harz getränkt. Hierbei ist die Qualität des Bauteiles massiv von den Fertigkeiten des Laminierers abhängig! Für diese Herstellungsweise braucht man aber die einfachsten Werkzeuge und am wenigsten Verbrauchsmaterial. Man legt dann Schicht für Schicht aufeinander und tränkt währenddessen die neuen Schichten immer mit Harz. Das Harz härtet innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters. Vorgehensweise ist daher quasi: Harz – Gewebe – Harz – Gewebe – Harz… und so weiter bis die gewünschten Schichten erreicht sind.
- Infusion: Bei der Infusion muss das Werkzeug etwas ausgeklügelter sein. Man benötigt Platz für einen Vakuumaufabau. Bei diesem Verfahren wird der Aufbau aus Fasern komplett Trocken fertig gestellt. Dann wird dieser Aufbau auf der Form in eine „Tüte“ gepackt und es wird Vakuum gezogen. Nun wird über Anläufe Harz „Infusioniert“ bis das gesamte Bauteil mit harz getränkt ist. Hier ist die Vorgehensweise quasi: Gewebe – Gewebe – Gewebe – Harz. Mit dieser Herstellungsart kann man auch wirklich sehr gute Bauteile generieren.
- Autoklav: Erst mal der Autoklav. Ein Autoklav ist ein großer Überdruckofen. Heißt die Bauteile werden bei bis zu 10bar und 180°C „gebacken“. Durch den hohen Druck der gleichmäßig auf das Bauteil wirkt bekommt man die höchste Qualität an Teilen hin. Das Material nennt sich hierfür „Prepreg“ (PREimPREGnated Material, also Das Harz ist schon in den Fasern, Geweben drinnen). Prepregs sind also Gewebe in denen das Harz schon in der gewünschten Menge vorhanden ist, sind noch weich und sehr klebrig, das Harz ist extrem dickflüssig und wird dann unter Temperatur ausgehärtet. Die Formen für diese Herstellung müssen natürlich Druck und Temperaturstabil sein und sind daher natürlich aufwendig und teuer! Der Aufbau aus Prepreg wird dann auf der Form auch wie bei der Infusion unter Vakuum geetzt und kommt dann in den Autoklav. Daher hat man hier ein hohes Maß an Verbrauchsmaterialien und Energie (Druckluft und Temperatur ist sehr teuer).
So das war jetzt ein ganz grober Abriss des Ganzen. Gerne könnt ihr Detailfragen zu unklaren Punkten stellen. Es gibt noch andere Herstellungsverfahren, die für unsere Bauteile aber nicht relevant sind, daher erwähne ich Sie nicht.
