Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ein wesentlicher Nachteil konventioneller Faserverbundtechnologien, besonders der Handlaminierung, besteht im hohen manuellen Arbeitsanteil, der intensiven Belastung des Arbeitsumfelds mit giftigen Styrold\u00e4mpfen sowie langen Prozess- und Reaktionszeiten.
\nDas vorliegende Forschungsvorhaben soll anhand von h\u00f6her belasteten Referenzbauteilen f\u00fcr den Kfz-Bereich die Serientauglichkeit, des im letzten Jahr von der Fa. Bayer entwickelten Multitec Short Fiber Spraying als innovative PU-Mehrkomponenten Spr\u00fchtechnologie, pr\u00fcfen, sowie eine schnelle und flexible industrielle Umsetzung der neuen Technologie erm\u00f6glichen. Dabei ergeben sich auch zahlreiche umwelt-relevante Vorteile, wie die Entlastung durch styrol- und l\u00f6sungsmittelfreie Verarbeitung und die Verbesserung des Arbeitsumfeldes durch die Einschr\u00e4nkung gesundheitssch\u00e4digender Faktoren.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAbgesehen von ersten Pilotversuchen der Bayer Material Science hat sich das Verfahren noch nicht industriell etabliert. Hier gilt es, experimentell zu pr\u00fcfen, inwieweit Vorgaben des Herstellers (z. B. zu entfallender Nachtemperierung und sehr kurzen Zykluszeiten) unter industriellen Bedingungen eingehalten werden k\u00f6nnen. Umfangreicher Forschungsbedarf ergibt sich hinsichtlich erreichbarer Bauteileigenschaften f\u00fcr konkrete Applikationen, der anforderungsgerechten Bauteilauslegung sowie in erster Linie zu konkreten Verfahrensparametern f\u00fcr eine industrielle Serienfertigung.
\nSo sind steuerungstechnisch optimierte Werte f\u00fcr Dosierung\/Mischung\/Auftrag von Polyol\/Isocyanat, Verst\u00e4rkungsfasern (Art, L\u00e4nge, Feinheit), Schichtdicke (PUR mit Verst\u00e4rkungsfasern, ggf. Schaum, Oberfl\u00e4chenfinish\/ In-mould-Coating) und Spr\u00fchmuster (z. B. Vorschub, \u00dcberlappung f\u00e4cher- oder streifenf\u00f6rmiger Auftrag), Geschwindigkeit und Druck zu hinterlegen.
\nDazu sind die Zusammenh\u00e4nge zwischen Verfahrensparametern und erreichbaren Bauteileigenschaften in wissenschaftliche Grundlagenuntersuchungen zu ermitteln..
\nInsbesondere betrifft dies die Einmischung der Kurzfasern, wobei die Orientierung und homogene Vertei-lung der Verst\u00e4rkungsfasern in der PUR-Schicht sowie ihr Einfluss auf die Bauteileigenschaft zu ermitteln ist. Auf diesem Gebiet wird technologisch Neuland betreten.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Als innovative, hocheffiziente und umweltfreundliche Alternative zu glasfaserverst\u00e4rkten Kunststoffen aus unges\u00e4ttigten, styrolhaltigen Polyesterharzen bietet sich das PUR-Spr\u00fchverfahren Multitec\u00ae durchaus an. Hierbei kommt dieses Verfahren v\u00f6llig ohne Styrol und L\u00f6sungsmittel aus. Dabei wird schnell h\u00e4rtendes, mehrkomponentiges PUR in eine offene Form gespr\u00fcht. Je nach Mischung \u00e4ndern sich Reaktivit\u00e4ten und Materialeigenschaften. Vorteilhaft gegen\u00fcber dem GFK sind die wenigen Arbeitsschritte, d. h. die h\u00f6here Produktivit\u00e4t und die kurzen Zykluszeiten. Weitere Vorteile sind die kurzen Entformzeiten (Aush\u00e4rtung in wenigen Minuten), die schnelle und einfache Verarbeitung und die Nutzung je nach Anwendungsfall mit oder ohne Glasfaser und F\u00fcllstoffen bzw. Sandwichaufbau mit oder ohne Verst\u00e4rkungsmaterialien. Diese recht variable Verarbeitung und Anwendung erm\u00f6glicht eine anpassungsfreudige Produktvielfalt, ob zur Herstellung massiver Formteile oder als verst\u00e4rkende Beschichtung und reicht von Sanit\u00e4ranwendungen \u00fcber Nutzfahrzeugteile bis hin zu Freizeitartikeln Das recht energieaufwendige Nachtempern wird nicht mehr ben\u00f6tigt und besonders interessant f\u00fcr gr\u00f6\u00dfere St\u00fcckzahlen, es ist eine Automatisierung per Robo-ter m\u00f6glich.<\/p>\n
Ein Nachteil des PUR-Spr\u00fchverfahren gegen\u00fcber dem GfK sind die geringeren ermittelten Festigkeiten, Zugfestigkeit, E-Modul. Ursache hierf\u00fcr ist der geringe Faservolumengehalt. Deshalb sollten vordergr\u00fcn-dig Anstrengungen unternommen werden, den Faservolumengehalt in Richtung der Herstellerangaben (je nach Belastungs- und Anwendungsfall) von bis zu 20% zu optimieren.
\nBeide Verfahren werden auch zuk\u00fcnftig nebeneinander ihre Berechtigung haben, doch in Anbetracht zu erwartender hoher St\u00fcckzahlen im Nutzfahrzeug- oder Umwelttechnologie- Bereich und weiterer Optimierung des PUR-Spr\u00fchens sollte diesem Verfahren die Zukunft geh\u00f6ren.<\/p>\n
Aus \u00f6kologischer, technologischer und \u00f6konomischer Sicht ist die PUR-Spr\u00fchtechnologie positiv zu betrachten.
\nAuf der Suche nach \u00f6kologischen Technologien, gerade um Mensch und Umwelt zu schonen bietet dieses Verfahren ein gutes Beispiel, da dieses g\u00e4nzlich Styrol- und l\u00f6sungsmittelfrei arbeitet. Dies f\u00e4llt nat\u00fcr-lich nicht nur aus Kostengr\u00fcnden ins Gewicht, da u. a. erst k\u00fcrzlich die zul\u00e4ssigen Emissionswerte am Arbeitsplatz per Gesetz gesenkt wurden. D. h., eine gr\u00f6\u00dfere Durchsetzung dieses Verfahren in der Kunststoffindustrie w\u00fcrde in den betreffenden Fertigungen nicht nur f\u00fcr saubere und ges\u00fcndere Arbeits-bedingungen sorgen, sondern in diesem Bereich massiv die Umwelt entlasten. Ein weiterer positiver Aspekt \u00f6kologisch und \u00f6konomisch betrachtet, ist der Wegfall der energieaufwendigen Nachbehandlung des Temperns, d. h. der Energiebedarf ist geringer als bei der konventionellen Fertigung mit glasfaser-verst\u00e4rkten Kunststoffen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Composite-Spray-Moulding (CSM)-Verfahren mit BAYER Multitec\u00ae stellt eine g\u00e4nzlich neue Techno-logie zur Herstellung gro\u00dffl\u00e4chiger FKV-Strukturbauteile dar. Die Komponenten des duromeren Multi-tec\u00ae-Systems auf PUR-Basis werden dabei mit entsprechender Nieder- bzw. Hochdruckanlagentechnik und anschlie\u00dfender Vermischung im Mischkopf in das Formwerkzeug eingetragen. Der innovative Kern der Technologie besteht in den kurzen Prozesszeiten sowie in der Formgebung des Bauteils im offenen Werkzeug. Dieser Aspekt erm\u00f6glicht es, auf kostenintensive geschlossene Werkzeugsysteme zu ver-zichten und bietet dar\u00fcber hinaus h\u00f6chste Flexibilit\u00e4t hinsichtlich des eingesetzten Werkstoffsystems.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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