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Lexikon Kunststofftechnik und Diagnostik

Das wiki-Lexikon Kunststofftechnik und Diagnostik wurde im August 2017 auf den Stand 6.0 gebracht.

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Modifizierte Carbonfasern – endlosfaserverstärkte UD-Tapes für optimierten Lasttransfer im Bauteil (ModCF)

Laufzeit: 01.05.2020 bis 30.04.2022

Projektpartner: Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS), Halle

Beschreibung des Projekts: Carbonfasern werden derzeit hauptsächlich mit duroplastischen Matrixmaterialien verarbeitet und sind deshalb chemisch für einen optimalen Materialverbund mit diesen Kunststoffen vorbereitet. Bei der Verarbeitung mit thermoplastischen Materialien kommt es oft zu Problemen in der Anbindung der Faser an die Matrix, was sich wiederum im nicht voll ausgeschöpften Eigenschaftsprofil des Verbundmaterials niederschlägt. Entwicklungen von Schlichtesystemen für Carbonfasern für spezielle Kundenwünsche sind zeit- und preisintensiv und gerade für kleine und mittelständische Unternehmen kaum realisierbar.
Im Rahmen des Gemeinschaftsvorhabens soll ein neuartiges Verfahren zur In-Line-Oberflächenmodifizierung von Carbonfasern im Herstellungsprozess von unidirektional faserverstärkten Folien (UD-Tapes) entwickelt werden. Es soll eruiert werden, ob eine preisintensive Schlichteentwicklung für die Fasern entfallen kann und Standardfasern, welche z. B. für Duroplastsysteme optimiert sind, für thermoplastische UD-Tapes eingesetzt werden können, wenn die Faseroberfläche direkt im Tapeherstellprozess aktiviert und modifiziert wird. Von essentieller Bedeutung ist die Erfassung der erzielten Eigenschaftsoptimierung im Verbundmaterial. Für die Charakterisierung und das Verständnis der Einflüsse einer solchen Oberflächenmodifizierung auf die Anbindung der Faser an die Matrix müssen die mikromechanischen Vorgänge im Verbundmaterial genau analysiert werden. Dies soll durch die Entwicklung hybrider Prüfmethoden, welche für thermoplastische Materialien in der Form noch nicht existent und standardisiert sind, erfolgen.

Projektziel: Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht darin, den Funktionsnachweis für eine prozessintegrierte Verfahrenseinheit zur Oberflächenmodifizierung von Carbonfasern (CF) zu erbringen und damit die Grundlage für einen breiten industriellen Einsatz dieser Komponente zu legen. Die zweite Zielstellung liegt in der Erarbeitung von speziellen Prüfmethoden für diese Materialien sowie darin, einen Beitrag zur Standardisierung dieser hybriden Prüfmethoden zu leisten. Die verarbeitungstechnische Umsetzung der Prozessentwicklung zur Tapeherstellung soll am Fraunhofer Pilotanlagenzentrum erfolgen. Die Entwicklung hybrider, für thermoplastische UD-Tapes angepasster Charakterisierungsmethoden wird bei der Polymer Service GmbH Merseburg umgesetzt.

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