Entwicklung einer volumenstromgesteuerten Injektionseinheit zur Reduzierung von Faserverschiebungen bei der Herstellung von ultra dünnen kohlenstofffaserverstärkten Laminaten im T-RTM Verfahren

Faserverstärkte Thermoplaste haben in den letzten Jahren aufgrund ihres Leichtbaupotenzials, ihrer Recyclingfähigkeit und ihrer funktionalen Anpassungsfähigkeit zunehmend an Bedeutung für die industrielle Leichtbauweise gewonnen. Durch ihre Vielzahl an Vorteilen werden diese zunehmend attraktiv für elektronische Anwendungen. Insbesondere Smartphones der nächsten Generation erfordern ultradünne, mechanisch robuste und thermisch funktionale Strukturkomponenten, die ressourceneffizient und skalierbar hergestellt werden können.

Die Herstellung von Bauteilen im T-RTM Prozess ist seit einigen Jahren Thema mehrerer Forschungsprojekte. Insbesondere die Herstellung von dünnen UD-Laminaten stellt eine große Herausforderung dar. Ein konstanter Volumenstrom während der Infiltration im T-RTM-Prozess verursacht Faserverschiebungen und führt zu Qualitätsverlusten am Bauteil.

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine volumenstromgesteuerten Injektionseinheit zur gezielten Kontrolle des Volumenstroms während der Infiltration im T-RTM-Prozess entwickelt werden. Dazu wird zunächst der Infiltrationsprozess im T-RTM theoretisch untersucht und die relevanten Einflussgrößen identifiziert. Aufbauend darauf werden Konzepte zur Entwicklung der volumenstromgesteuerten Injektionseinheit erarbeitet, bewertet und miteinander verglichen. Im Anschluss wird ein konkretes Konzept ausgearbeitet und aufgebaut. Der Versuchsstand wird in Betrieb genommen und der Einfluss des Volumenstroms auf die Faserverschiebung experimentell validiert. Dabei stehen die am Institut verfügbare Infrastruktur (z. B. Prüfstände, Mess- und Charakterisierungssysteme) sowie die vorhandene Expertise zur Verfügung.

Die Arbeit beinhaltet folgende Punkte:

• Einarbeitung in die Thematik des T-RTM Prozesses
• Erstellung einer Übersicht der wesentlichen Einflussgrößen auf die Faserverschiebung während des Injektionsprozesses bei UD-Laminaten mit einer Dicke < 150 µm.
• Entwicklung, Bewertung und Vergleich von Konzepten zur Umsetzung der volumenstromgesteuerten Injektionseinheit.
• Ausarbeitung, Aufbau und Inbetriebnahme eines Konzeptes
• Experimentelle Validierung des Einflusses des Volumenstroms auf die Faserverschiebung in enger Zusammenarbeit mit der betreuenden Wissenschaftlerin
• Ableiten eines optimalen Prozessfensters als Grundlage für eine Optimierung