Verbindungen mit endlosfaserverstärkte Thermoplastrohre

Unsere endlosfaserverstärkteThermoplastrohre sind immer Teil eines Produkts und müssen mit anderen Elementen oder Teilen verbunden werden. Und wie bei Metall gibt es viele und bemerkenswert ähnliche Möglichkeiten, diese Verbindung je nach gewünschter Funktion und Lastbedingungen herzustellen. Wenn beispielsweise ein Schlauch Teil eines unter Druck stehenden Systems ist, muss die Verbindung Leckagen verhindern und dem Druck der enthaltenen Flüssigkeit standhalten.

Wie Sie in meinem Blog über Additiven Fertigung mit Laserwickeln lesen können, lädt Sie die Arbeit mit endlosfaserverstärkteThermoplaste dazu ein, Ihr Design zu optimieren, indem Sie die Anforderungen der Funktion und Lastbedingungen verstehen.

Für die Verbindungen zu anderen Teilen oder Elementen Ihres Produkts wird der gleiche Ansatz bevorzugt: Fügen Sie bei Bedarf Material hinzu, um eine Verbindung oder Verbindung herzustellen, anstatt Material zu entfernen. Oder zumindest beim Materialabtrag beachten, dass das optimierte Design lokal kompensiert werden muss, um die Funktion und Belastung wie vorgesehen zu erhalten. Ich werde einige der verfügbaren Technologien in zwei Kategorien vorstellen: Verbindungen ohne und mit Entfernung von Material.

Verbinden ohne Entfernen von Rohrmaterial

Die Anschlussmöglichkeiten an andere Teile hängen in erster Linie von der Art des zu verbindenden Materials ab. Zum anderen wird die Festigkeit der Verbindung durch Funktion und Belastungszustand bestimmt. Der Designer steht vor der Herausforderung, das Gesamtdesign zu vereinfachen und die Kosten für Produktion, Montage und Wartung des Produkts auszugleichen.

Sie können diese Gruppe in Kleben und Klemmen aufteilen, die auf Reibung/Kraft basieren. Da endlosfaserverstärkten Thermoplastrohre speziell für hohe Belastungssituationen interessant sind, gebe ich hier einige Beispiele für die Technologien, um eine starke Verbindung herzustellen:

Kleben mit klebstoffen:

Klebstoffe sind für viele Arten von Materialien und Materialkombinationen (wie Metall zu Verbundmaterial) erhältlich. Die Klebstoffe werden von mehreren (weltweit agierenden) Herstellern angeboten und bieten Orientierung für die spezifischen Anforderungen. Klebstoffe haben in der Automobilindustrie viele Verbindungselemente ersetzt, was das Potenzial dieser Verbindungsart in Bezug auf die Festigkeits- und Sicherheitsanforderungen zeigt.

Schweissen

Thermoplastisches Material eignet sich perfekt zum Schweißen. Die allgemeine Regel besteht darin, das gleiche thermoplastische Material miteinander zu verschweißen, es sind jedoch einige Kombinationen verschiedener thermoplastischer Materialien möglich. Eine ganze Reihe von Schweißtechnologien wie:

Laserschweißen (auch in unserem Rohrherstellungsprozess verwendet);
Reibschweißen (Rührschweißen);
Ultraschallschweißen;
Widerstandsschweißen (gilt nicht für Kohlefasern)
Induktionsschweißen (gilt nur für Kohlefasern; siehe auch Video von TPRC)

sind auf dem Markt erhältlich und basieren auf der Erwärmung der Schweißzone mit einem externen Heizgerät. Eine andere Möglichkeit ist das Lösemittelschweißen, bei dem die Kontaktfläche temporär aufgelöst wird, um eine Mischzone der beiden verbundenen Flächen erzeugen zu können.

Umformen durch Thermoformen:

Ein weiterer interessanter Gedanke ist, Verbindungen mit anderen Materialien durch Umformen des endlosfaserverstärkten thermoplastischen Rohrs zu reduzieren oder zu vereinfachen. Einer der Vorteile von Thermoplasten gegenüber Duroplasten besteht darin, dass sie sich beim Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur umformen lassen. Diese Temperatur hängt von der Art des aufgebrachten thermoplastischen Materials ab. Es bietet die Möglichkeit, das Rohr umzuformen und am Ende eines Rohres einen Flansch hinzuzufügen, um einen Verschluss herzustellen. Oder um das runde Ende eines Rohres zu einem quadratischen Ende umzuformen, das auf ein ähnlich geformtes Teil passt und die statische oder kinetische Energie übertragen kann. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Rohr zu biegen, um die Notwendigkeit eines weiteren Teils zu vermeiden, Kosten zu sparen und das gesamte Design Ihres Produkts zu vereinfachen.

Umspritzen:

Diese Technologie ist ein perfektes Beispiel, bei dem dasselbe Basismaterial zum Herstellen einer Verbindung verwendet wird. Das Umspritzen ermöglicht es, das thermoplastische Material zweier Teile durch Spritzgießen zu verbinden. Weitere Informationen zum Overmolding finden Sie in meinem Blog Einsätze & Umspritzen.

Verbinden mit Entfernen von Rohrmaterial

Befestigungselemente:

Die gebräuchlichste Art, zwei Teile zu verbinden, ist die Verwendung von „Schrauben und Muttern“. Dies bedeutet, dass Sie Material entfernen und ein Loch oder einen Schlitz in das endlosfaserverstärkten Thermoplastrohr bohren müssen. Es gibt zwei Hauptkategorien von Befestigungselementen:

Gewinde: Schrauben und Muttern
ohne Gewinde: (geteilten oder konischen) Stift.

Der große Vorteil von Verbindungselementen besteht darin, dass sie entfernt oder zerlegt werden können, um die Teile voneinander zu trennen.

Andere Verbindungen

Es gibt natürlich noch viele weitere Möglichkeiten, eine dauerhafte oder demontierbare Verbindung herzustellen, mit und ohne Entfernung von Rohrmaterial. Auch Kombinationen der genannten Verbindungen können angewendet werden, um die gewünschte Festigkeit und kostengünstige Lösung zu schaffen.

Alle genannten Optionen sind nur Beispiele für viele weitere verfügbare Technologien, gelten jedoch als die relevantesten für die von Alformet hergestellten endlosfaserverstärkte Thermoplastrohre.

Geschrieben von Theo Mimpen (April 2021)