Das laserunterstützte Bandwickelverfahren (LATW) wurde entwickelt, um eine kontrollierte Erwärmung und Verfestigung des UD-Tapmaterials während des Wickelns um einen Kern mit hoher Produktivität und hohem Automatisierungsgrad zu erreichen. In diesem Blog erkläre wir Ihnen, was ein UD-Tap ist, wie es hergestellt wird und welche Optionen auf dem Markt von UD-Tape-Lieferanten angeboten werden. Die Flexibilität in Bezug auf die Produktzusammensetzung und die Abmessungen sowie die breite Angebotspalette vieler Anbieter auf der ganzen Welt bieten Vorteile für Sie als Endverbraucher dieser thermoplastischen CFK-Schlauchprodukte.

Am Ende dieses Blogs werden Sie verstehen, warum die LATW-Technologie von Alformet es Ihnen ermöglicht, die ideale Kombination von Fasern und Thermoplasten zu wählen, um die gewünschten Eigenschaften und Verhalten Ihres Produkts zu erreichen.

Was ist ein UD-Tape?

UD-Tapes sind Verbundwerkstoffe, bei denen die Fasern in einer Richtung und in eine thermoplastische Matrix imprägniert sind. Die Tapes enthalten Endlosfasern, dass thermoplastische Harz und die Matrix des Tapes ermöglichen Schweißenvorgänge und Heißverformung des Materials.

Die Geometrie der Tapes gibt dem Konstrukteur zusätzliche Freiheitsgrade bei der Gestaltung des gewünschten Bauteils. Die faserverstärkten Tapes werden entweder auf einer Seite oder auf beiden Seiten eines Bauteils in Sandwichform verwendet. Sie können auch zu 2D- und 3D-Gittern oder Organoblechen verarbeitet werden, wobei die Steifigkeit in jeder Richtung einstellbar ist. Sie werden auch zum Umwickeln von Rohren und Behältern verwendet. Im Idealfall verleihen UD-Tapes dem Bauteil genau dort Festigkeit, wo sie benötigt wird. Bereiche im Bauteil, die (mehr) Festigkeit oder Steifigkeit benötigen, können lokal verstärkt werden. Die Verstärkungen können große Kräfte übertragen, wodurch die Endprodukte effizienter und ressourcenschonender werden. Infolgedessen können Bauteile auch bei dünneren Wänden und in einigen Fällen ohne Rippen mehr Last tragen.

UD-Tapes werden in speziellen Anlagen hergestellt, die die Fasern mit einem thermoplastischen Harz imprägnieren. Bei der Herstellung von UD-Tapes wird ein Tape mit einer bestimmten (Standard-)Breite und Dicke hergestellt, das dann auf die vom Kunden angegebene Endbreite zugeschnitten wird. Spulen (oder Spulenkörper), die das geschnittene Band enthalten, sind in verschiedenen Längen für die Herstellung von zum Beispiel Organoblechen für die Thermoformung, gewickelten Rohren(LATW), gebogenen 3D-Blechen mit LATP (Laser Assisted Tape Placement) usw. erhältlich.

Kombination von Fasern und Thermoplasten

Der Vorteil von UD-Tapes liegt in der Flexibilität der Materialkombination und der Abmessungen. Insbesondere bei der Kombination von thermoplastischer Matrix und Verstärkungsfaser sind die derzeitigen Möglichkeiten sehr umfangreich und können und in Zukunft weiter ausgebaut werden. Grundsätzlich besteht die Aufgabe der Endlosfaser darin, die Komponente des UD-Tapes zu verstärken.    Die Aufgabe des thermoplastischen Harzes besteht darin, die Funktion der Faser zu optimieren und weitere Eigenschaften hinzuzufügen, wie Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit, Dämpfungseigenschaften, Energieabsorption bei Stößen usw.

Heutzutage wird für UD-Tapes eine thermoplastische Kunststoffmatrix von PE bis PEEK und dazwischen PP, PA (PA6, PA12 und viele andere), PC, PPS, PEKK, PAEK usw. verwendet.

Auf der Faserseite werden am häufigsten Glas- und Kohlenstofffasern verwendet, aber auch Kevlar/Aramid-, Basalt- und Flachsfasern sind heute zur Verstärkung von UD-Bändern erhältlich.

Für die Zukunft sind viele weitere Kombinationen von spezifischen Anwendungen bis hin zu nachhaltigeren Materialien mit Biopolymeren und Biofasern zu erwarten, die derzeit entwickelt werden. Wie Sie sich vorstellen können, sind die Möglichkeiten endlos und weitere Ankündigungen neuer Materialien für leichtere Produkte mit hoher Festigkeit und Steifigkeit sind zu erwarten.

Alle diese Kombinationen entsprechen dem Bedarf an Materialien, die recycelt und wiederverwendet werden können. Außerdem können alle diese Kombinationen mit unserer Lasertechnologie (LATW und LATP) verarbeitet werden, so dass Sie das Beste aus beiden Welten erhalten - Thermoplaste und Verstärkungsfasern!

Geschrieben von Theo Mimpen (Mai 2022)