Zur rationellen Herstellung dickwandiger, endlosfaserverstärkter Thermoplast-Hohlstrukturen

Endlosfaserverstärkte Hohlprofile auf Basis von Thermoplasten eignen sich hervorragend im Leichtbau und sind recycelbar. Für eine Hochleistungsanwendung sind große Wanddicken erforderlich, die eine wirtschaftliche Herstellung erschweren. Das Potenzial der Endlosfasern kann nur dann ausgeschöpft werden, wenn diese ohne Ondulationen vorliegen. Bei der Herstellung von Hohlprofilen sollte demnach Innendruck als Kompaktierungsrichtung vorliegen, der die Fasern glättet. Mit dem „Konus Innendruck Formen“ (KIF) und dem „Internal Pressure Forming by Injection“ (IFI) werden zwei wirtschaftliche Herstellungsverfahren vorgestellt, die mit Innendruck arbeiten. Das KIF-Verfahren basiert auf der Presstechnik. Ein bereichsweise konischer Kern wird in eine temperierte Kavität eingeführt und formt das Profil ab. Eine Faserumorientierung wird über Klemmmechanismen verhindert. Das IFI-Verfahren basiert auf dem Spritzgießen. Der Innendruck wird über das gezielte Anspritzen eines Liners erzeugt. Der Liner kann als Funktionsschicht im Bauteil eingesetzt werden. Wird ein Hohlkörper nur partiell und strukturiert bewickelt, entsteht eine Gitterstruktur. Hierzu werden Herstellungsmethoden vorgestellt. Die Auswirkungen einer nur partiellen Faserverstärkung auf die Versagensart und die Versagenshöhe werden für die Belastungsfälle der Torsion sowie des Innendrucks ermittelt. Dazu werden Finite Elemente Berechnungen durchgeführt und diese experimentell validiert.