Entwicklung und Realisierung des RTM-Prozesses mit gerichteten Rovings (KeimRTM)

Problemstellung
Der stetig wachsende globale Bedarf an Mobilität fordert heute und zukünftig einen effizienten und effektiven Umgang mit begrenzt verfügbaren Ressourcen. Dabei ist das Thema Mobilität eng mit dem Thema „Leichtbau“ verknüpft. Bewegte Massen hinsichtlich ihrer Funktion, ihrer Festigkeit und ihres Gewichtes zu optimieren sowie den Rohstoff- und Energiebedarf nachhaltig zu minimieren steht beim Thema Leichtbau an oberster Stelle. Diese Entwicklung wurde bereits erkannt und es stehen Rohmaterialen für den Leichtbau, wie z.B. Faserverbundwerkstoffe (FVK) zur Verfügung. Um aus FVK Bauteile herzustellen, die ein Optimum an Festigkeit und Gewicht erzielen und deren Kosten mit etablierten Bauteilen vergleichbar sind, bedarf es jedoch neuartiger Technologien. Ein möglicher Weg ist die gezielte Bündelung und lastoptimierte Ausrichtung von Faserbündeln, die handelsübliche Leichtbaumatten und -gewebe ersetzen.

Projektziel
Im Projekt wurde eine Fertigungstechnologie für lasttragende FVK-Bauteile entwickelt. Diese Bauteile weisen entsprechend der Krafteinwirkung und Belastung eine hohe partielle Festigkeit auf. Dabei konnte das Verhältnis Festigkeit/Gewicht um bis zu 50% gegenüber den aktuell handelsüblich verfügbaren Bauteilen verbessert werden. Gleichzeitig ist es gelungen, nur aus dem Materialeinsatz eine starke Kostenreduzierung zu erreichen und bereits im Herstellungsprozess die höchste Oberflächenqualität (Class A) zu erfüllen.

Vorgehensweise
Im Forschungsprojekt wird dies durch die Entwicklung und Realisierung eines Resin Transfer Moulding (RTM)-Prozesses mit gerichteten Faserbündeln (Rovings) erreicht. Beim RTM-Verfahren (Harzinjektionsverfahren) wird unter mäßigem Druck ein Harz in das geschlossene Werkzeug eingespritzt. Das eingespritzte Harz härtet das Formteil unter Hitze aus. Die Innovation steckt in der Prozessentwicklung für das genaue Aufbringen (Sticken, Kleben) der Rovings auf das Basisgewebe entsprechend der Belastungsvektoren. Darüber hinaus wurde das RTM-Verfahren bezüglich Formgebung, Formoberfläche, Trennmittel und eingesetzter Matrix (Harze) weiter optimiert, um höchste Oberflächenqualität zu erreichen.

Ergebnisse und Anwendungspotential
Die Weiterentwicklung des RTM-Verfahrens mit dem Einsatz von Rovings eröffnet erweiterte Einsatzmöglichkeiten für faserverstärkte Kunststoffteile und damit neue Wettbewerbschancen im Markt für hochwertige, faserverstärkte Kunststoffteile. Die Verfahrensentwicklung ermöglicht insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen die Produktion kosten-günstiger Kleinserien und Einzelbauteile (Prototypen) für den Automobilbau aber auch für den Maschinen- und Anlagenbau, die Medizintechnik sowie die Freizeit- und Sportindustrie.

• Keim Kunststofftechnik GmbH