lf6_faserverbundteile_herstellen

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lf6_faserverbundteile_herstellen [08.01.2023 07:50] – [Struktur/Faserhalbzeug] lennartlf6_faserverbundteile_herstellen [11.01.2023 07:41] (aktuell) – lennart
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 +====== LF6: Faserverbundteile herstellen ======
  
 +
 +===== Matrix =====
 +[[Matrix]]
 +
 +==== Aufgabe & Anforderungen ====
 +
 +  * Hält Fasern in Position und verteilt Spannungen
 +  * Schutz vor äußeren mech. & chem. Einflüssen
 +  * Fasern müssen höhere Lasten aufnehmen als Matrix
 +  * muss Temperatur- & Feuchtigkeitsanforderungen entsprechen
 +
 +==== Vergleich ====
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 +
 +
 + 
 +
 +|                     | [[Ungesättigtes Polyesterharz| UP]]  | [[Epoxidharz| EP]]       | [[Vinylesterharz| Vinyl]]    |
 +| Preis               | billig                               | am teuersten             | mittel                       |
 +| Schwund             | hoch 6-8%                            | gering                   | 3-4%                         |
 +| UV                  | Ja                                   | i.d.R nein               |                              |
 +| mechanische Eig.    | schlecht                             | am besten                |                              |
 +| Wasseranfälligkeit  | hoch                                 | Osmosebeständig          | besser als UP                |
 +| chem. Prozess       | radikalische Polymerisation          | Polyaddition (PUR auch)  | radikalische Polymerisation  |
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 +
 +
 + 
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 +===== Polyesterharz =====
 +[[Polyesterharz]]
 +
 +
 +
 + 
 +
 +|Vorteile                    |Nachteile                            |
 +|leicht zu verarbeiten       |starke Dämpfe                        |
 +|Reaktionszeit kontrollierbar|schlechtere Klebeeigenschaften als EP|
 +|günstig                     |schrumpft durch Styrolverdunstung    |
 +|schnelle Aushärtung         |                                     |
 +
 +
 +
 +  *radikale Copolymerisation
 +
 +  *6-8 % Volumenschwund (steigt mit Styrolgehalt)
 +
 +  *max. Luftfeuchtigkeit 70%
 +
 +  *Temp.: 15-25°C
 +
 +
 +
 + 
 +
 +besteht aus:
 +  -Polyester
 +  -Styrol
 +
 +Kalthärtung: Initiator (Mekp) + Beschleuniger (Kobalt, oft vorbeschleunigt)
 +
 +Warmhärtung: Initiator (Mekp) + Wärme
 +
 +
 +
 + 
 +
 +|System                                      |[[System A | A]]                           |[[System B | B ]]                        |
 +|harz                                        |Ketonperoxyd + Mekp + Kobalt|Benzoylperoxid + BPO+ DMA|
 +|Temp                                        |ab 15°C                     |ab 5 - 10°C              |
 +|Verlauf                                     |langsam, gleichmäßig        |heftig                   |
 +|Spachtel                                    |ungeeignet                  |geeignet                 |
 +|Osmose                                      |wenig anfällig              |anfällig                 |
 +|Vergilbung, Festigkeit, Aushärtung, Qualität|gut                         |schlecht                 |
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 +
 +
 + 
 +
 +==== Bestandteile ====
 +
 +  *[[Pigmente]]
 +
 +  *[[Thixotropiermittel]] (zB Aerosil): Verdickung
 +
 +  *[[Paraffin]]: unterbindet die Reaktion mit der Umgebungsluft (nur bei Topcoat)
 +
 +  *[[Beschleuniger]]: beschleunigt die Reaktion
 +
 +  *[[Inhibitor]]: verlangsamt die Reaktion
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 +  *[[Initiator]]: (zB MEKP): startet die Reaktion
 +
 +  *[[Füllstoffe]]: (zB Microballoons, Baumwolle,  Glasfaserschnitzel): verbessert Schleifbarkeit, Klebeeigenschaft für Holz…
 +
 +  *[[Härter]]: löst Reaktion aus, ist Teil des Reaktionsprozessen & Endprodukts
 +
 +===== Harzmengenberechnung / Gelcoatberechnung =====
 +
 +==== Harz ====
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 +**[[Matte]]**: m = A * Flächengewicht * 2 
 +
 +**[[Gewebe]]**: m = A * Flächengewicht
 +
 +**[[Kernvlies]]**: m = ⅔ * Harzmenge von Matte für entsprechende A bei selber dicke
 +
 +Bsp.:    Matte = 450 g/m%%**%%2 bei 1 mm dicke      Kernvlies = 4mm
 +
 +→ m = ⅔ * 2( faktor bei matte ) * 4 (kernvliesdicke) * 450 g/m%%**%%2*A
 +
 +
 +
 + 
 +
 +===== Gelcoat =====
 +
 +m = A * 0,8 kg/m%%**%%2
 +
 +==== Topcoat ====
 +  * Harz = 100%
 +  * Mekp = 2 %
 +  * Paraffin = 4 %
 +
 +==== Gelcoat Fehler ====
 +| Spannungsrisse | Zu dicker Gelcoat |
 +| Elefantenhaut | Unterhärtung, Zugluft, zu dünner Gelcoat, Trennschicht nicht entlüftet |
 +| Fischaugen | Verunreinigungen, zu viel/falsches Wachs |
 +| durchdrückende Faserstruktur | zu grobe Fasern, zu dünner Gelcoat, Gelcoat nicht ausgehärtet |
 +| Blasen | nicht Entlüftet, Sonne/Hitze, Lösemittel |
 +
 +
 +
 + 
 +
 +===== Hydrolyse / Osmose =====
 +
 +[[Hydrolyse]]: 
 +
 +Im Laminat/Gelcoat eingeschlossene Luftblasen füllen sich mit Kondenswasser, dieses löst Stoffe im Laminat und Gelcoat an, es bildet sich eine Säure
 +
 +[[Osmose]]:
 +
 +Durch den osmotischen Druck zieht Wasser von außen in die Blase, sie füllt sich, der Druck in der Blase steigt, bis sie platzt.
 +
 +
 +
 + 
 +
 +Maßnahmen gegen Hydrolyse:
 +
 +  *Gut verdichten, [[Vakuumkompression]], [[Infusion]]
 +
 +  *Beständiges Harz benutzen
 +
 +  *Gute Barriere aufbauen
 +
 +  *Sauber arbeiten, richtig anmischen
 +
 +===== Fasern =====
 +[[Fasern]]
 +
 +==== Material ====
 +
 +
 +
 + 
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 +|                          | Vorteile                                                                 | Nachteile                                                          |
 +| [[Glasfaser| Glas]]      | hohe [[Bruchdehnung]], hohe Zugfestigkeit                                | geringe Steifigkeit, höhere Wärmeausdehnung als CFK,  hohe Dichte  |
 +| [[Kohlefaser| Kohle]]    | extrem hohe Zugfestigkeit, hohe Biegefestigkeit, hohe Ermüdungsresitenz  | geringe [[Schlagfestigkeit]]                                       |
 +| [[Aramidfaser| Aramid]]  | hohe Schlagfestigkeit                                                    | druckempfindlich, feuchtigkeitsempfindlich                         |
 +| [[Flachsfaser| Flachs]]  | pflanzlich/natürlich                                                     | geringe Festigkeit                                                 |
 +
 +==== Struktur/Faserhalbzeug ====
 +
 +[[Roving]]: Faserstrang, in sich gedreht oder nicht
 +
 +|                                                     |Vorteile                                         |Nachteile                                 |
 +|Matte: ungeordnete Kurzfasern                        |billig                                           |niedrige Zugfestigkeit,\\ \\ beschichtet  |
 +|[[Gelege]]: uni oder multidirektional übereinander gelegt|maximale Festigkeit der Faser ausgenutzt         |nur für lokale oder flächige Verstärkungen|
 +|[[Hybridgewebe]] (zB Carbon + Aramid)                    |kombiniert Vorteile aus verschiedenen Materialien|teuer                                     |
 +|[[Leinwand]] (1:1 Gewebe)                                |hohe Schiebefestigkeit                           |Schlechte Drapierbarkeit \\ \\ viel crimp |
 +|[[Köper]] (2:2 Gewebe)                                   |Gute Drapierbarkeit                              |geringere Schiebefestigkeit               |
 +
 +**//Warum benutzen wir im Wechsel Matten zwischen Robinggewebe?//**
 +
 +Man benutzt das Rovinggewebe, um mehr Zugfestigkeit in das Laminat einzubringen. Im Wechsel Matte, Roving, Matte arbeitet man, um Glasnester zu vermeiden. Roving auf Roving geht schlecht und würde diesen unerwünschten Effekt zwangsläufig mit sich bringen.
 +
 +=== Schäftungsverhältnisse ===
 +  * Matte:      1:10
 +  * Mischlaminat:     1:25
 +  * Gewebe/Gelege:     1:40
 +  * UD Gelege:       1:70
 +
 +=== Abkürzungen ===
 +CSM 450 - Matte\
 +XE - Biaxial Gelege/Gewebe (X) / Glas (E)
 +QHS - Quadrax (Q) / Carbon (HS)
 +
 +
 +=== Dicken ===
 +Matte: 450 g/m<sup>3</sup> = 1 mm \\
 +Gewebe: 600 g/m<sup>3</sup> = 1 mm
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 +===== Fertigungsverfahren ===== 
 +
 +**[[Vakuumverdichten]]**: Vakuum aufs Handlaminat, viel Kontakt mit dem Harz, relativ einfach
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 +**[[Vakuuminfusion]]**: Vakuum aufs trockene Laminat, Harz wird durch die Fasern gezogen, kein Kontakt mit dem Harz, viel Müll, kompliziert richtig zu machen
 +
 +**[[Prepeg]]**: Laminat vorbereitet und bei sehr niedrigen temperaturen gelagert, wenig Kontakt mit dem Harz nötig, einfach drauflegen
 +
 +**[[Faserspritzen]]**: Spritze mit Harz und Fasern, ergibt eine Art “Glasmatte”, nicht besonders gut
 +
 +
 +===== Sandwichlaminat =====
 +[[Sandwichlaminat]]
 +
 +**Funktion**: Versteifung (Doppel-T-Struktur) des FVK durch Schaumkern bei geringerem Gewicht als Volllaminat
 +
 +**Schwachstellen**: Osmose, Delaminierung, nicht für Quetschbelastung geeignet
 +
 +**Verarbeitung**: Symmetrisch mit Schaumkern in der Mitte aufgebaut (zB Matte, Gewebe, Schaumkern, Gewebe, Matte)
 +
 +
 +===== Laminierprozess =====
 +
 +**Arbeitssicherheit**: Brille, Maske, Absauge, Handschuhe, Raumbelüftung (Absauge am Boden)
 +
 +**[[Laminatplan]]:** meist von unten nach oben angegeben, zB
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 +\\
 +\\
 +
 +
 +  - [[Trennschicht]] auftragen
 +  - [[Gelcoat]]
 +  - Laminieren
 +    - Laminat
 +    - Harz
 +    - Entlüften
 +    - repeat
 +  -[[Topcoat]]
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