Projektdaten

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Herstellung faserverstärkter Sandwichstrukturen im Direktextrusionsverfahren durch Nutzung kunststoffspezifischer Eigenschaften

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Im Verbundvorhaben soll ein neuer Herstellungsprozess für faserverstärkte Sandwichstrukturen sowie die dazu erforderliche Anlagentechnologie erarbeitet werden. Die Sandwichstrukturen bestehen aus einem Wabenkern und beidseitig aufgelegten endlosfaserverstärkten Decklagen. Bislang wurden hierzu Hybridgewebe aus Kunststoff- und Glasfasern verwendet, die aufgrund der vorgelagerten Spinn- und Webprozesse einen hohen Energie- und Kostenaufwand erzeugten. Ziel des neuen Verfahrens ist die Herstellung dieser Decklagen in einem neuartigen Direktextrusionsverfahren sowie die direkte Kombination mit Wabenkernen in einem kontinuierlichen Prozess. So wird zudem die flexible Nutzung einer Vielzahl von Verstärkungsfasern und Kunststoffen ermöglicht, was zu neuen Materialkombinationen und neuen Produktklassen führt. Gleichzeitig wird die kostengünstige Herstellung naturfaserverstärkter Sandwiches ermöglicht, die aufgrund der Verwendung nachwachsender Rohstoffe vermehrt nachgefragt werden. Die Herausforderung des Verfahrens liegt in der Tränkung der Faserbündel mit dem in der Regel äußerst zähflüssigen Kunststoff. Die hohen Viskositäten verhindern in der Regel die Benetzung der Fasern, was zu hohen Fehlstellengehalten führt. 1m zu entwickelnden Verfahren werden hierzu jedoch die spezifischen Stoffeigenschaften gezielt genutzt. Kunststoffe sind strukturviskos, was bedeutet, dass diese unter Schereinwirkung eine stark verringerte Viskosität aufweisen. In einem im Projekt zu entwickelnden Benetzungswerkzeug wird ein Kunststofffilm auf die Fasern aufgebracht und diese durch erhöhten Schmelzedruck sowie lokal eingebrachte Scherung und Dehnung die Viskosität gesenkt, was die Benetzung ermöglicht. Die so entstehenden Deckschichten werden im noch heißen Zustand in einer Doppelbandpresse mit den Kernlagen zu den fertigen Sandwichpaneelen verpresst. Die neuen Teilprozesse sollen in den bestehenden Prozess integriert werden. Die erforderlichen Anpassungen des bestehenden Prozesses sowie der Kernlagen sind ebenfalls Teil der Untersuchungen. Im so entwickelten Verfahren können auch erstmals 100% biologisch basierte thermoplastische Sandwichverbunde aus Naturfasern und Biokunststoffen hergestellt werden.