Funktionalisierte Fasern zur Thermofixierung von PEEK / CF-Preforms fur Hochleistungsfaserverbundbauteile

Zur Fertigung von belastungsoptimierten Faserverbundstrukturen existieren derzeit unterschiedliche Verfahren. Neben textiltechnischen Lsungen auf Basis unspezifischer Garne wie dem Tailored Fibre Placement-Verfahren (TFP), kommen bei dem Fibre-Placement-Verfahren und dem Tow-Placement modifizierte Faserbndel zum Einsatz. Durch das erforderliche bebindern oder vorimprgnierte der Verstrkungsfasern lassen sich jedoch im Vergleich zum TFP-Verfahren nur groe in-plane Radien umsetzen. Nachteilig beim TFP-Verfahren sind hingegen Filamentschdigungen durch den Stickprozess, Faserondulationen und Harznester, die durch das Einbringen von Nhfden entstehen. Hinzu kommen Einschrnkungen in der maximalen Lagenanzahl eines TFP-Preforms.
Die hier vorgestellte neuartige Legetechnologie basiert auf den Einsatz von nano-funktionalisierten Thermoplasten. Die hieraus in Kombination mit Kohlenstofffasern aufgebauten Hybridrovings lassen sich mittels Induktionstechnik thermisch aktivieren und knnen somit effizient zu mageschneiderten Hybridpreforms abgelegt und fixiert werden. Ondulationen der Verstrkungsfasern und Einschrnkungen in der Lagenanzahl knnen mit diesem Verfahren im Vergleich zur TFP-Technologie umgangen werden. Im Thermoformprozess werden diese Preforms zur finalen CFK-Strukturen konsolidiert.
Die von EVONIK modifizierten PEEK-Compounds wurden bislang in Zusammensetzungen mit 15, 20 und 30 Gew.-% MagSilica analysiert. Mit den am FIBRE im Schmelzspinnverfahren hergestellten MagSilica-PEEK-Fasern konnten dabei Aufheizgeschwindigkeiten von 680 K/s bis zum Erreichen des vollstndigen Aufschmelzens (360 C) erzielt werden. Das Aufschmelzen von Raumtemperatur erfolgt somit nach ca. 0,5 s. Mit einer einzelnen konventionellen hochfrequenten Induktionsspule (22 mm Lnge) wurde im Labormastab eine Legegeschwindigkeiten von 2,7 m/min fr PEEK erreicht, was einer typischen Legegeschwindigkeit einer TFP-Anlage mit 550 Stichen/min mit 5 mm Stichlnge entspricht. Wird die