Gleitziehbiegen endlosfaserverstärkter Thermoplaste

Die Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) ist im Vergleich zur Produktion metallischer Produkte aufwändig. Vor allem die Fertigung von Profilen aus FVK erfordert komplexe Anlagen und ist mit hohen Kosten sowie langen Prozesszyklus- und Rüstzeiten verbunden, wodurch eine Fertigung erst bei großen Stückzahlen wirtschaftlich wird. Diese Arbeit umfasst die Entwicklung eines kostengünstigen Verfahrens zur Herstellung von Faserverbundprofilen durch die Kombination der Vorteile des aus der Metallverarbeitung bekannten Gleitziehbiegens (GZB) und sogenannter Organobleche. Die aus endlosfaserverstärkten Thermolasten (FVT) hergestellten und kommerziell angebotenen Halbzeuge bieten die Möglichkeit unter Einsatz von Temperatur und Druck wiederholt umgeformt werden zu können. Zur Materialcharakterisierung erfolgen zunächst Grundlagenversuche, die Analyse auftretender Umformmechanismen und Versagensarten, gefolgt von tribologischen Untersuchungen am Bespiel eines ausgewählten FVTs. Darauf aufbauend wird eine Vorgehensweisen zum Aufheizen und Transfer der Halbzeuge vorgestellt. Im Fokus stehen dabei die Entwicklung von Aufheizstrategien mit dem Ziel einer möglichst homogenen Erwärmung sowie die Herleitung von Ansatzfunktionen zur Bestimmung der entsprechenden Prozessparameter. Im Anschluss daran erfolgt die Bestimmung relevanter Parameter für das Umformen und Abkühlen der Profile. Durch Sensitivitätsanalysen und eine anschließende Gewichtung der Parameter werden exemplarisch Prozessfenster hergeleitet. Abschließend werden Gestaltungsrichtlinien für drei verschiedene GZB-Werkzeuge vorgestellt und ein auf den Untersuchungen basierendes Konzept einer vollautomatisierten Gleitziehbiegeanlage für FVT vorgestellt.