MAI Speed

Beschleunigung des Produktionsprozesses von duromeren carbonfaserverstärkten Kunststoffen

Für eine effiziente und nachhaltige Gestaltung der Mobilität ist die Verringerung des Gesamtgewichts der Transportmittel essentiell. Durch Einsatz carbonfaserverstärkter Kunststoffe (CFK) kann eine Gewichtseinsparung von bis zu 60 % gegenüber der konventionellen Stahlbauweise erzielt werden. Ziel ist es somit, die CFK-Technologie auch im Automobilbau fest zu verankern. Um duromere Kunststoffe (z. B. Epoxidharze) konkurrenzfähig in der Serienfertigung einsetzen zu können, ist eine drastische Senkung der Produktionszeiten und -kosten notwendig. Im Rahmen des Projektes MAI Speed sollen zwei der zeitlich limitierenden Faktoren untersucht werden: (1) der textile Verarbeitungsprozess der Carbon-Fasern und (2) die Einbettung der Fasern im duromeren Kunststoff inklusive der Aushärtung des Kunststoffes. Mit welchen Methoden die Forschungspartner diese zwei Ziele erreichen wollen ist nachfolgend beschrieben.

Ziel 1 – Doppelt so schnell verarbeiten: Eine Verdopplung der textilen Verarbeitungsgeschwindigkeit soll durch eine Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit der Carbon-Fasern erreicht werden. Geplant sind eine innovative Plasmabehandlung zur Aktivierung der Carbon-Faseroberfläche sowie die Entwicklung entsprechend robuster, funktionaler Oberflächenschichten (Schlichten). Eine Oberflächenaktivierung der Carbon-Fasern verbessert deren Benetzung mit der Schlichte und die Haftung zwischen Faser und Schlichte. Eine Reduktion des Schlichteabtrags bei der textilen Verarbeitung, eine verminderte Reibung zwischen Carbon-Faser und verarbeitender Maschine und letztendlich der angestrebte beschleunigte textile Verarbeitungsprozess werden so realisiert.

Abbildung: Plasmabehandlung der Carbonfaseroberfläche

Ziel 2  – Halb so lange aushärten: Eine Halbierung der Formfüll- und Aushärtezeit des Kunststoffes soll durch die Entwicklung neuer Harzsysteme erreicht werden. Mit dünnflüssigeren Harzen wird eine verbesserte Tränkung der Carbon-Faser-Halbzeuge angestrebt. Eine Reduzierung der Aushärtezeit ist mit der kontrollierten Beschleunigung der Reaktion der Kunststoffkomponenten Harz und Härter erreichbar.

Abbildung: Auftrag der Schlichte auf Carbonfasern