Eigenschaftsprofil von Carbonfasergelegen und deren Wirkzusammenhänge in der automobilen Großserienproduktion

Ein Verfahren zur Herstellung von CFK-Strukturbauteilen in der Automobilindustrie ist das RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding). Dabei werden trockene textile Halbzeuge, hauptsächlich Carbonfasergelege (Carbon Fiber Non-Crimp Fabric, CF NCF), zunächst lastpfadgerecht aufgebaut, automatisiert umgeformt und anschließend z. B. mit Epoxidmatrix unter Hochdruck imprägniert (HD-RTM). In Kombination mit den großflächig herstellbaren CF-NCF bietet dieses Produktionssystem die Möglichkeit, die Fahrzeugvolumen einer automobilen Großserienproduktion in der notwendigen Taktzeit, der geforderten Qualität und zu tragfähigen Kosten zu realisieren.

Das Verständnis der Wirkzusammenhänge entlang der Wertschöpfungskette (Carbonfasergelege - Stack - Preform - RTM) ist der Fokus der vorliegenden Arbeit. Mit der Identifikation der verarbeitungsrelevanten Produkteigenschaften der CF-NCF gelingt die Korrelation zu den textilen und prozesstechnischen Stellgrößen, die die Bauteilqualität beeinflussen.

Es wird deutlich, dass sich Permeabilität und Kompaktierungsverhalten der CF-NCF gezielt durch die textile Architektur sowie die Prozessführung beim Umformen und Imprägnieren im HD-RTM variieren lassen. Dies eröffnet die Möglichkeit, das Eigenschaftsprofil der CF-NCF in der automobilen Serienproduktion zielgerichtet zu konfigurieren, Toleranzen zu definieren, die einzelnen Prozessschritte dieses generativen Herstellprozess aufeinander abzustimmen und schließlich die Bauteilqualität zu verbessern.