Chapter 6

Question 1

Einteilung von Verbundwerkstoffen, Begriffe und Definition

Answer 1

• Füllstoffhaltige KS
• > passive Füllstoffe (Kosteneinsparung)
• Teilchenverstärkte bzw. teilchenmodifizierte KS
• > aktive Füllstoffe (Eigenschaftsverbesserung)
• Polymermatrix- Faserverbundwerkstoffe
• > Verstärkung von KS mit Fasern unterschiedlicher Länge und räumlicher Anordnung in der Matrix
• Sandwich-Strukturen

Question 2

Composite

Answer 2

engl. f. Verbundwerkstoff

In KS-Technik: Polymer-Matrix, Füllstoffe und / oder Faserverstärkung

Question 3

GMT

Answer 3

Glas-Mattenverstärkter Thermoplast

Wirrfasermatten

Question 4

BMC

Answer 4

Bulk Moulding Compound

formlose, teigige Reaktionsharzmasse (meist Up-Harz) mit Schnittglasfasern

Question 5

SMC

Answer 5

Sheet Moulding Compound

flächig, vorformulierte UP-Harze/ Füllstofg-Mischung mit Schnittglasfasern

Question 6

Prepreg

Answer 6

Eng. PreimPregnated fibres

Question 7

Quasi- Isotropes Material

Answer 7

0°
\+45°
- 45 °
90 °
90 °
- 45 °
\+45 °
0 °

Question 8

GFK-Produktion Europa nach Verfahren 2019

Answer 8

Ges.produktionsmengen ~ 1,14 Mio. t
SMC / BMC: 25%
Open Mould: 21% (Handlaminieren, Faserspritzen)
GMT / LFT: 14% (Langfaserverstärkte TP)
RTM: 13% (Resin Transfer Moulding)
Continous Pozessing: 13% (Plattenfertigung, Pultrusion)
Pipes/ Tanks: 13% (Wickel- und Schleuderverfahren)

Question 9

GFK Anwedungbereiche Europa 2019

Answer 9

36 % Construction
34 % Transport
15 % Electro / Electronic
14 % Sports / Leisure

Question 10

Einsatzwerkstoffe - Polymere Matrixwerkstoffe

Answer 10

Thermoplatische Matrixwerkstoffe
* Technische Thermoplase:
PP, PA, PET, PBT, PC, POM (Polyoxymethylen)

• Hochleistungsthermoplaste (hochtemp.beständige Thermoplaste)
  PEEK, PSU (Polysulfon), PPS (Polyphenylensulfid), PPE (Polyphenylenether)

Duromere Matrixwerkstoffe
UP (ungesättigte Polyesterharze), Vinylesterharze (VE), Epoxidharz (EP), Phenolharze (PF), etc.

Question 11

Wesentliche Funktionen der Polymermatrix

Answer 11

• Fixierung der Fasern
• Abstützung der Fasern (gegen Ausknickung bei Druck)
• Einleitung der Kräfte in die Fasern
• Aufnahme der Querzug- und Schubspannungen
• Energieaufnahme bei Bruch (Matrix mitbestimmen f. “interlaminare Rissfähigkeit”
• Ausgleichen vorhandener Fehlstellen & Schäden der Fasern
• Schutz der Fasern

Question 12

Einsatzstoffe Füllstoffe

Answer 12

Passive Füllstoffe (bis zu 70 m-%)
-> verbilligend, Kreide, Kaolin, etc.

Aktive Füllstoffe

• > Verbesserung von Eigenschaften
• Talk (Schlagzähigkeit)
• Quarz, Glaskugel (Steifigkeit, Formstabilität, Härte)
• Holzmehl (Schwindung)
• Glimmer (Energieaufnahmevermögen, Dämpfung)
• Ruß (UV-Stabilität)
• Graphit, Metallpulver (El. Leitfähigkeit)

Question 13

Einsatzstoffe - Faserwekstoffe

Answer 13

Glas-, Kohlenstoff- & Aramidfasern
- Kurzfasern (200 - 500 mühm),
Langfasern (2 - 5 mm)
- Faserdicke: jenachdem 3,5 bis 24 mühm
- Schnittfasern (Wirrfasermatten)
- Endlosfasern (UD-Lagen, Geweben, Gelege)

HAFTVERMITTLER
Ankopplung: Polymermatrix an Füllstoff & // Verstärkungsfasern.
Fasern werden in der Verarbeitung mit einer SCHLICHTE ausgerüstet.
-> enthält Haftvermittler, polymere Filmbildner & Netzmittel
=> Sizing / Finish

Question 14

Wichtige Eigenschaftsmerkmale von Faser-Verbundkunststoffen

Answer 14

• Hohes spezifisches mech. Eigenschaftsniveau (E-Modul, Festigkeit) -> “Leichtbau”
• Medienbeständigkeit bzw. Korrosionsbeständigkeit
• Integrale Bauweise möglich
• Geringe Wärmedehnung und hohe Formstabilität
• Vergleichsweise gutes Dämofungsverhalten
• Anisotropie
• Elektrische Isolation

Question 15

Allgemeine Eigenschaften und Problembereiche

Problembereiche im Vergleich zu herkömmlichen Werkstoffen

Answer 15

• Neue Konstruktionsprinzipien erschweren Substitution
• Hoher Entwicklungsaufwand
• Teure Umweltschutzvorkehrungen und Recyclingproblematik
• Umrüstung von Produktionsanlagen und Reoaraturwerkstätten
• Geänderte und zum Teil aufwendigere Zulassungsverfahren
• Neue Strategien in der Qualitätssicherung, Schädigungsdetektion, Lebensdauerabschätzung, etc.