3D Gewebe

3D – Preforming

Die kosten- und materialeffiziente Fertigung von endkonturgerechten Preformen aus oxidischen und nicht oxidischen Keramikfasern für Anwendungen im Hochtemperaturleichtbau insbesondere für Turbinenbauteile ist eine zentrale Herausforderung für die erfolgreiche Entwicklung einer neuen Generation treibstoffeffizienter Turbinen. Für derartige High-Tech-Anwendungen werden textile Fertigungsverfahren benötigt, die zum einen die Fasern schädigungsarm verarbeiten und zum anderen eine verschnittfreie und endkonturgerechte Fertigung von lastangepassten 3D-Preformen ermöglichen. Die Webtechnik bietet für diese Entwicklungen hervorragende Ansatzpunkte, jedoch fehlt es am notwendigen technologischen Know-how und geeigneten technisch/technologischen Lösungen zur prozesssicheren und schädigungsarmen Verarbeitung von keramischen Fasern.

Die Steckschützen-Webtechnologie erlaubt in Kombination mit einer Jacquardmaschine und dem Einsatz geeigneter Gewebebindungen prinzipiell die Herstellung von endkonturgerechten 3D-Preformen auf Basis von Mehrlagengeweben mit variabler Breite, indem die Umkehrstellen des Schussfadens im Gewebe der gewünschten Preformgeometrie entsprechend seitlich versetzt werden kann. Erkenntnisse zu den Verarbeitungsanforderungen von keramischen Fasern auf diesen Webmaschinen liegen bisher jedoch nicht vor. Diese werden aber benötigt, um Maschinen- und Verarbeitungsparameter der Webmaschine materialangepasst definieren zu können und konstruktivtechnologische Modifikation an den Fadenführungselementen zu konzipieren.

Im Rahmen dieses Vorläuferprojektes werden daher oxidische (A1203) und nicht-oxidische (SiC) Keramikfasern beschafft und das Verarbeitungsverhalten dieser Fasern im Kett- und Schussfadensystem auf einer am ITM vorhandenen Steckschützen-Webmaschine experimentell erprobt.

Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit werden die keramischen Fasern mit unterschiedlichen Schlichten auf Basis von Polyurethan, Epoxid und Phenol ausgerüstet. Die Beurteilung der Verarbeitbarkeit der Fasern erfolgt qualitativ mittels Mikroskopie und quantitativ durch die Analyse des Zugspannungs-Dehnungsverhaltens der Keramikfasern. Die ermittelten Kennwerte ermöglichen eine Bewertung der durch die abrasiven Belastungen während des Webprozesses resultierende Eigenschaftsdegradation der Keramikfasern.

Weitere Informationen finden Sie auf Carbon Connected