21.11.2013

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EMS-GRIVORY: Lokale Verstärkung mit gerichteten Endlosfasern erlaubt höhere Maximalspannungen bei Bindenähten

Selbst die weniger ausgebildete Orientierung der Verstärkungsfasern bei den LFT-Produkten ist laut EMS nicht immer in der Lage, in jedem Bauteil an jedem Ort die optimale Verstärkung (Richtung) ohne Bindenaht zu erreichen. Oftmals gibt es demnach durch die Geometrie Hindernisse, die auch den effektiven Einsatz von Fliesshilfen nicht zulassen. Zudem seien viele Bauteile nur in bestimmten Bereichen mit hohen Spannungen belastet - entscheidend für die Materialauswahl, auch wenn in vielen anderen Bereichen ein weniger leistungsfähiger Werkstoff verwendbar wäre.

EMS-GRIVORY hat aus den langfaserverstärkten Polyamiden jetzt endlosfaserverstärkte Bänder entwickelt, in denen alle Fasern genau in Bandrichtung liegen. Die Fasern sind den Angaben zufolge genauso gut imprägniert wie die Granulate und zeigen somit einen Wirkungsgrad auf Höhe der theoretisch maximal erzielbaren Eigenschaften. Zudem seien diese Bänder kompatibel zu den jeweiligen Spritzgussmaterialien und werden durch das Einlegen in die Werkzeuge und das Überspritzen mit dem Bauteil verschweißt. Die Bänder sollen dabei bewusst in der Richtung der maximalen Hauptspannungen im Bauteil sowie über entstehende Bindenähte hinweg eingelegt werden.

In Zusammenarbeit mit der HSR Hochschule für Technik Rapperswil (Schweiz) wurden Technologien zum Einlegen der Bänder entwickelt und Bauteilkennwerte erarbeitet. Hierzu wurde ein Demonstrator-Bauteil gefertigt, das Untersuchungen an verschiedenen Stellen gestattet (optimale Faserorientierung, angussnah wenig orientiert, stumpfe Bindenaht).

Die Ergebnisse der Untersuchungen hätten gezeigt, dass eine optimale Faserorientierung durch ein aufgeschweisstes Band nur eine geringe Erhöhung der Bruchspannung erzeugt, Bereiche mit Bindenähten im Grundkörper aber durch ein einziges Band bis zu doppelt so hohe Maximalspannungen erlauben (siehe Diagramm 1). Die Bauteil-Biegefestigkeit bleibe also mit einem einzelnen Band auf einem Niveau, unabhängig von der Grundstruktur. Weitere Eigenschaften wie Kriechen, Dauer-, Wechsel- und Schwellfestigkeiten sowie Steifigkeit in Abhängigkeit der Temperatur sollen noch weiter verbessert werden.

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