Unseres Rohmaterial: UD-tape

Das laserunterstützte Tapewickelverfahren (LATW) wurde entwickelt, um eine kontrollierte Erwärmung und Verfestigung von UD-Tapematerial während des Dornwickelns mit hoher Produktivität und weitgehender Automatisierung zu erreichen. In diesem Blog werde ich erklären, was UD-Tape ist, wie es hergestellt wird und welche Möglichkeiten UD-Tape-Anbieter auf dem Markt haben. Die Flexibilität in Bezug auf Produktzusammensetzung und -abmessungen sowie die große Auswahl an Lieferanten auf der ganzen Welt bieten Ihnen als Endverbraucher dieser thermoplastischen CFR-Rohrprodukte Vorteile.

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 das Verhalten Ihres Produkts zu erreichen.

UD-Tapes sind Faserverbundwerkstoffe, bei denen die Fasern in einer Richtung in eine thermoplastische Matrix imprägniert sind. Die Tapes enthalten Endlosfasern und das thermoplastische Harz oder die Matrix bieten die Möglichkeit, das Material zu schweißen und warm zu verformen.

Die Geometrie der Tapes gibt dem Designer zusätzliche Freiheitsgrade bei der Gestaltung des Teils. Die faserverstärkten Tapes werden auf einer oder beiden Seiten eines Teils in Form eines Sandwichs verwendet. Sie können auch zu 2D- und 3D-Gittern oder zu Organoblechen verarbeitet werden, mit einstellbaren Steifigkeiten in jeder Richtung. Sie werden auch zum Wickeln von Rohren und Behältern verwendet. Im Idealfall verleihen UD-Tapes dem Teil 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. Das Ergebnis ist, dass die Bauteile auch bei dünneren Wänden mehr Last tragen können und in einigen Fällen keine Rippen erforderlich sind.

UD-Tapes werden mit Hilfe von Spezialmaschinen 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. Die Spulen mit dem geschnittenen Band sind in verschiedenen Längen für die Herstellung von Organoblechen für das Thermoformen, gewickelten Rohren (LATW), gebogenen 3D-Blechen mit LATP (Laser Assisted Tape Placement), usw. erhältlich.

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

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

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

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

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

Geschrieben von Theo Mimpen (Mai 2022)