Faserverstärktes Polymer (FRP) ist ein Verbundkunststoff, der aus einer faserverstärkten Matrix oder einem Bindemittel besteht. Das GFK-Verfahren erfordert daher zwei Schritte: die Herstellung des Fasermaterials und die Verklebung des Materials mit Polymeren und Kunststoffen.

Herstellung von Fasern
Faservorformlinge werden durch Weben, Weben, Nähen und Stricken hergestellt. Weberei wird zur Herstellung von 2D- und 3D-Fasern verwendet und eignet sich für die Herstellung hochwertiger und schmaler Produkte. Es hat jedoch auch Nachteile. Erstens ist das Weben von mehrlagigen Fasern zeitaufwendig und teuer. Darüber hinaus ist es schwierig, Gewebe herzustellen, deren Fasern in einem anderen Winkel als 90 Grad ausgerichtet sind.

Weben ist in dieser Hinsicht viel besser, da es ermöglicht, die Fasern in einem Winkel von 45 Grad zueinander auszurichten. Durch das zweistufige Weben können Hersteller Preforms in nahezu jeder Form herstellen.

Gestricke werden in der Regel 2D-Gewebe hergestellt, aber auch mehrlagige Gewebe können mit Maschinen hergestellt werden, die mit mehreren Nadelbetten ausgestattet sind.

Das Nähen ist wohl die direkteste Technik zur Herstellung von Preforms und wird für seine Anwendbarkeit in Prepreg- und Trockenwebnähten hoch gelobt.

Formgebungsverfahren
Die Verklebung von Fasern und polymeren Kunststoffen ist der zweite und kritischste Teil der GFK-Herstellung. Es kann durch eine Vielzahl von Prozessen erreicht werden, einschließlich Kompressionsformen, Airbagformen, Nasslayer, Dornformen, Chopperpistolen, Autoklaven und Vakuumbeutel, Filamentwickeln und Pultrusion.

Wir konzentrieren uns auf die Pultrusion, das derzeit wohl beliebteste Verfahren zur Herstellung von glasfaserverstärktem Kunststoff.

Was ist Pultrusion?
Pultrusion ist eine Fertigungstechnik, mit der kontinuierliche GFK-Strukturformen hergestellt werden, ohne den Querschnitt zu verändern.

Typischerweise umfasst die Pultrusion das Ziehen von Rohmaterialien (Polymeroberflächenbeschichtungen, textile Verstärkungsfasern, Harzformulierungen usw.) auf erhitzte Metallformformen.

Das Verstärkungsmaterial ist in der Regel in Endlosform, beispielsweise Roving von Hohlwellen oder Glasfaser-Roving, oder Endlosstrangmatten.

Die Harzmischung wird verwendet, um das Verstärkungsmaterial zu imprägnieren, das das Material bildet und durch eine erhitzte Stahlform geleitet wird. Die Wärme initiiert eine katalytische Reaktion, die das Harz so aushärtet, dass es ein starres Profil aufweist, das die Form des Hohlraums simuliert.

Die GFK-Pultrusion wird in einer Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen eingesetzt, da sie manipuliert werden kann, um nützliche Eigenschaften zu imitieren und die schlechten Eigenschaften herkömmlicher Materialien zu ignorieren.

Es gibt mehrere Varianten des Pultrusionsprozesses, von der Verwendung von Hub- und Raupenziehern bis hin zu Raupenziehern, aber das Grundkonzept aller Prozesse ist im Wesentlichen das gleiche.

Fehler im Pultrusionsprozess
Erste Stufe: Harzbenetzung
Das faserverstärkte Material wird in einem Endlosstrangpad (CSM) Spulenträger platziert und in Rollen in der gewünschten Breite geliefert. Die Arbeit des CSM-Spulenträgers besteht in erster Linie darin, die Bewehrungsstäbe zu sortieren, bevor sie in die Führungsbleche eingespeist werden.

Auf der anderen Seite positioniert die Führungsplatte das Roving und das Streukissen, bevor das Roving und das Streukissen in das flüssige Harzbad gelangen. Das Harzbad ist eine Mischung aus Harz, Katalysator, Füllstoff, Netzmittel und Pigment.

Das Innere des Pultrusionsharzbehälters ist so konstruiert, dass die Benetzung optimiert wird. Die Benetzung kann weiter optimiert werden, indem das Verstärkungsmaterial im Harzbad getrennt bleibt.

Wenn die benetzten Verstärkungsmaterialien das Bad verlassen, werden sie zu Flachmatten geformt, bevor sie in den Preformer gegeben werden.

Zweite Stufe: Vorformen
In der Preform-Maschine werden die Verstärkungsmatte und das Vorgarn umgeformt, um so nah wie möglich an den Formhohlraum heranzukommen. Dies ist die Hauptaufgabe der Preform-Maschine: Das Bewehrungsmaterial wird geformt, bevor es eintritt.