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Thermoplastische Tapes - Fertigung an einem Stück

Thermoplastische Tapes bzw. Tows erweitern das Einsatzspektrum von Fasermaterialien, da sie als Matrixmaterial Kunststoff tragen und somit eine Schnittstelle zur lokalen oder vollflächigen Verstärkung von zum Beispiel Spritzgussbauteilen liefern. Heute werden thermoplastische Tapes in der Regel in Form von Organoblechen (Organo Sheets) angeboten, die ähnlich wie Multiaxialgelege (englisch NCF, also Non-crimb fabric) bauteilformungspezifisch als Halbzeug produziert werden. Durch die Ablage thermoplastischer Tapes mit dem von Compositence entwickelten und patentierten Automated Fiber Placement (AFP), können individuell auf ein Bauteil angepasste Organo Sheets abgelegt werden. Dabei sind selbstverständlich individueller Lagenaufbau und -orientierung je nach Kundenwunsch realisierbar.

Vorteile gegenüber duroplastischen Materialien

Faserverbundstoffe aus Polymer-Verbindungen zeichnen sich durch eine hohe Flexibilität bei Umgebungstemperatur aus. Sie eignen sich daher besonders auch für Anwendungen, die leicht verformbar sein sollen, wie zum Beispiel Stoßfänger. Darüber hinaus zeichnen sich Thermoplaste durch folgende Eigenschaften aus:

  • Recyclebar
  • Belastbar
  • Flexibel

Die Flexibilität bezieht sich dabei nicht nur auf die durchaus beachtliche Biegsamkeit der Fasern, sondern auch auf die variable Ausrichtung der verschiedenen Faser-Matrix-Kombinationen. Thermoplastische Tows können mit Faservolumina zwischen 0 % und 70 % genutzt werden, was eine große Auswahl an möglichen Faserstärken ergibt.

Auch die mehrmalige Nutzung von thermoplastischen Tapes ist in gewissen Situationen möglich. Denn die Aushärtung der Fasern ist bis zu einem gewissen Grad reversibel. Durch nochmaliges Erhitzen wird das Tape wieder flexibel, da sich die Molekülgruppen des aufgebrachten Matrixmaterials wieder verflüssigen. Nach der gewünschten Bearbeitung – zum Beispiel in eine andere Form – härtet der Kunststoff wieder aus. Die Moleküle bilden dabei untereinander kettenartige Verbindungen, die für die gewünschte Stabilität sorgen.

Durch thermoplastische Tapes werden komplizierte Strukturen präzise, schnell und sauber verwirklicht.

Problemlose Lagerung, einfaches Handling

Thermoplastische Bauteile können sowohl Halbzeuge als auch eine komplett fertige Konstruktion sein. Die Fertigung kann dabei durch das bewährte Fiber Placement von Compositence erfolgen. Somit sind einfache flache, aber auch komplexe Strukturen  zu verwirklichen.

Ein weiterer Vorteil thermoplastischer Tows ist die unkomplizierte Lagerhaltung. Je nachdem in welcher Form die Thermoplaste angeliefert werden, nehmen sie nur wenig Platz ein. Da die chemische Reaktion der Matrix erst bei Anlegen höherer Temperaturen – je nach Matrix unterschiedlich – beginnt, kann die Lagerung der Tows problemlos bei Raumtemperatur erfolgen. Thermoplastische Tapes weisen generell die folgenden Aggregatzustände auf:

  • fest
  • thermoelastisch
  • thermoplastisch
  • flüssig

Während thermoplastische Tapes auch in festem Zustand weitestgehend flexibel sind, kann die Form der Fasern im thermoelastischen Zustand bereits weiter verändert, jedoch noch immer in die Ursprungsform zurückgebracht werden.

Ist der thermoplastische Zustand erreicht, verhalten sich die Fasern nicht mehr formstabil, können nach der Bearbeitung also nicht mehr in ihre Ursprungsform versetzt werden. Bei höherer Temperatur werden die Fasern schließlich flüssig und verflüchtigen sich, falls die Hitze noch weiter zunimmt. An eben dieser Werkstoffeigenschaft setzt das Recycling an.

Modulares Konzept für höchste Flexibilität

Compositence bietet ein innovatives Verfahren zur verschnittminimierten Ablage der thermoplastischen Tapes. Dank eines modularen Anlagenkonzepts kann der Legekopf schnell ausgetauscht und so zum Beispiel von trockenen Rovings auf thermoplastische Tapes gewechselt werden. Mit dem RoboMAG-T ist so zum Beispiel die Produktion mit bis zu 16 thermoplastischen Tows bei einer Slotbreite von 12 mm pro Roving möglich. Natürlich kann die Anlage auf Ihre individuellen Bedürfnisse angepasst werden.

Das modulare Anlagenkonzept unterstützt die Flexibilität in der Fertigung, da ohne großen Zeitverlust zwischen den verschiedenen Materialien und den damit verbundenen Ablegemechanismen gewechselt werden kann. Thermoplastische Composites überzeugen durch höchste Stabilität, kurze Produktionszeiten sowie umweltfreundliche Eigenschaften.