Vakuuminfusion – Infusionstechnologie mit SAERTEX LEO
LEO ist für moderne Infusionstechnologien wie die Vakuuminfusion geeignet: Bisher werden Leichtbauteile aus Faserverbundkunststoffen (FVK) für den Schienenfahrzeugmarkt überwiegend aus gefüllten Harzsystemen, meist Polyesterharz, im Handlaminierverfahren hergestellt. Bei diesem händischen Verfahren wird das gefüllte Harzsystem mit einer Laminierrolle auf eine zuvor trocken in die Form gelegte Glasfasermatte gestrichen und die Glasfasermatte imprägniert. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis die nötige Bauteildicke erreicht ist. Üblicherweise bestehen die Glasfasermatten aus ungerichteten Faserschnipseln, sogenannten Chopped Strand Mats (CSM), oder auch Schnittmatten. Durch die Schnittmatten entstehen FVK, die aufgrund der ungerichteten Struktur des Verstärkungsmaterials nur eine geringe Material Performance aufweisen.
Zudem entstehen durch die Kombination der hochgefüllten Harzsysteme mit Chopped Strand Mats und der Verarbeitung im Handlaminierverfahren FVK-Bauteile mit einem geringen Gehalt an Verstärkungsmaterial. Das senkt wiederrum die Performance, hier das Verhältnis von mechanischen Eigenschaften zum Bauteilgewicht.
Bedingt durch den manuellen Legeprozess ist es auch schwierig, einheitliche Bauteilqualitäten zu erzielen. Zum einen enthält das aufgebrachte Harzsystem oft Luftblasen, die im Bauteilfertigungs-Prozess entfernt werden müssen, da Sie die Qualität der Composites mindern. Dies ist oft nur schwer und selten einheitlich möglich. Auch unterliegen die eingesetzten Schnittmatten herstellungsbedingt großen Schwankungen im Glasfasergehalt. Somit ist es auch schwierig, den gewünschten Glasfasergehalt reproduzierbar einzustellen.
Das Handlaminierverfahren zählt zu den sogenannten offenen Verfahren. Es ist bereits unter einfachsten technischen Voraussetzungen möglich, da nur eine einschalige Form für die Herstellung der Composites aus Faserverbundkunststoffen benötigt wird. Das Handlaminieren ist jedoch eine rein handwerkliche Anwendung. Die Bauteilqualität ist daher sehr stark von der Erfahrung und den Fähigkeiten der herstellenden Personen abhängig.
Vakuuminfusion
Im Gegensatz zum Handlaminierverfahren handelt es sich bei der Vakuuminfusion um ein geschlossenes Verfahren. Hierbei wird der vorab berechnete und gemäß der strukturellen Anforderungen des Bauteils ausgewählte FVK-Aufbau aus trockenen Gelegen in die Form gelegt. Der Gelegeaufbau, bzw. die unterschiedlichen Gelegelagen, können sich im Flächengewicht, wie auch in den Winkeln der Verstärkungslagen und in der Anzahl der Einzellagen unterscheiden. Der Gelegeaufbau ist somit bauteilspezifisch. Er kann gemäß der Anforderungen an die mechanische Performance und das gewünschte maximale Bauteilgewicht angepasst werden.
Außerdem können neben Bauteilen, die rein aus Glasfasergelegen (monolithisch) aufgebaut sind, im Vakuuminfusionsverfahren auch Bauteile mit integriertem Schaumkern (Sandwichbauteile) hergestellt werden. Im Gegensatz zum klassischen Handlaminierverfahren erfolgt die Imprägnierung des Aufbaus bei der Vakuuminfusion nicht Lage für Lage, sondern in einem Schritt. Hierzu wird der gesamte noch trockene Gelegeaufbau mit einer flexiblen Folie abgedeckt. Das Infusionsharz wird mit Unterdruck in das Bauteil eingesaugt. So können selbst Sandwichbauteile in einem Schritt und ohne zusätzlichen Kleber hergestellt werden. Bedingt durch die definierbare Harzmenge und das einstellbare Vakuum können so hochwertige Bauteile mit vorab einstellbaren Eigenschaften hergestellt werden. Wegen der Druckunterschiede bei der Infusion werden die (multiaxialen) Gelege stark kompaktiert und an die Formoberfläche gedrückt. Das führt im Endeffekt zu einem hohem Glasfasergehalt und damit höheren zu mechanischen Eigenschaften. Nachdem das infusionierte Harz vollständig ausgehärtet ist kann das Bauteil aus der Form genommen werden.
Da der komplette Bauteilaufbau während der Infusion und während der Aushärtung mit der Folie abgedeckt ist entstehen nur sehr geringe Styrol Emissionen.
