Umformtechnologie für komplexe Leichtbaustrukturen mit polymeren Schäumen in Verbundbauweise

Verantwortlich: Oehl, G.

Ziel des Projektes ist es einen Prozess zu entwickeln der die Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils aus einem Schaum-Sandwichverbund ermöglicht, welches die Brandschutzanforderungen der Luftfahrtindustrie erfüllt. Der Flammschutz wird dabei durch die Auswahl geeigneter und bestenfalls branchenspezifisch zertifizierter Ausgangsmaterialien erzeugt. Die Materialselektion und -entwicklung steht in direkter Wechselwirkung mit der Prozessentwicklung, da verschiedene Ausgangsmaterialien unterschiedliche Verarbeitungsprozesse benötigen. Für komplexe Strukturelemente ist eine entsprechende Umformstrategie zu entwickeln. Das ausgehärtete Sandwich kann bei der Verwendung duromerer Deckschichten nicht mehr umgeformt werden, sodass die Formgebung vorher erfolgen muss. Angestrebt wird daher eine Prozessroute, bei der der thermoplastische Schaum und das Textil zusammen umgeformt und mit dem noch flüssigen Harzsystem imprägniert werden. Um Werkzeug- und Prozesskosten zu sparen wird in diesem Projekt daher ein einstufiger Prozess entwickelt, in dem die Sandwichverbunde ohne den Einsatz einer Heißpresse oder eines Autoklaven nur unter Verwendung eines Vakuums hergestellt werden können. Durch das Umformen der Decklagen zusammen mit dem Schaumkern und der im selben Werkzeug stattfindenden Imprägnierung soll es möglich sein komplexe Bauteile in kurzer Zeit endgeometrienah zu fertigen. Die Materialauswahl und –entwicklung unterstützt dabei die Optimierung des Prozesses durch Vorversuche im Labormaßstab. Es wird überprüft, in wie weit Schaum und Harz kompatibel sind und wie beispielsweise durch die Exothermie der Aushärtereaktion des Harzes die Umformung thermisch unterstützt werden kann. Außerdem soll die Möglichkeit bestehen metallische Krafteinleitungselemente in das Bauteil zu integrieren ohne weitere Nachbearbeitungsschritte durchzuführen. Hierfür sind verschiedene Techniken zu erproben, die jedoch alle auf eine Insertintegration direkt im Umformprozess abzielen. Das Umformwerkzeug wird hierfür mit passenden Aussparungen bzw. Pins versehen, um die Inserts sicher zu positionieren.