EMS-GRIVORY: Leichtbau aus einer Hand

Die auf Rollen gelieferten Endlos-faser-Tapes (EMS Tape Technology - ETT) können auf Länge zugeschnitten und anschliessend in das Bauteil eingelegt werden. Hier im Bild: das mit der HSR Hochschule für Technik Rapperswil entwickelte Demonstrator-Bauteil - (Bild: EMS).

Leichtbau im Automobil wird zunehmend wichtig. EMS-GRIVORY gilt auf dem Gebiet des Metallersatzes zur Gewichtsreduktion als anerkannter Spezialist. Doch auch zwei weitere Unternehmensbereiche, EMS-GRILTECH und EMS-EFTEC, bieten Produkte für dieses Gebiet an, teilt das Unternehmen mit.

Gezielte Verstärkungen durch Tapes
Eine Neuerung auf dem Gebiet der langfaserverstärkten Polyamide ist die EMS Tape Technology (ETT) - gerichtete Endlosfasern, die vollständig imprägniert sind und in Form von Tapes (Bänder) geliefert werden. Die Tapes können laut Anbieter gezielt in jenen Bauteilbereichen eingesetzt werden, wo die grössten mechanischen Belastungen auftreten. Durch diese lokale Verstärkung soll für das Bauteil oft ein weniger leistungsfähiger Basiswerkstoff eingesetzt werden können und damit zusätzliche Kosteneinsparungen bringen. Auch an Stellen mit suboptimaler Faserorientierung, wie beispielsweise Bindenähten, soll die Platzierung eines solchen Verstärkungsbandes die Festigkeitswerte verdoppeln können. Zudem könnten erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Biege- und Torsionsbelastungen erzielt werden.

Verbessertes Handling bei Duroplasten

Anwendungsbeispiel für Griltex CE: Fahrrad-Handbremshebel aus einem Carbon-Composite, dessen Fasergebilde mit Griltex CE stabilisiert wurde - (Bild: EMS).

Wenn im Spritzguss hergestellte Bauteile an ihre Grenzen stoßen, dann können duroplastische Composites zum Einsatz kommen. Eine bekannte Problematik bei der Herstellung von duroplastischen Composite-Bauteilen ist das Verrutschen der Fasern in der Bauteilform oder beim Herstellen von Preforms. Kommen die Fasern nicht an der genau vorhergesehenen Stelle zu liegen, geht sofort Stabilität verloren. Damit dies nicht geschieht, werden Bindemittel verwendet. EMS-GRILTECH bietet unter dem Namen Griltex CE speziell entwickelte Polymere an, die das Handling stark vereinfachen sollen. Entwickelt für eine Epoxid-Matrix, soll sich das Produkt aber auch bei anderen Duroplasten, wie Zwei-Komponenten-Polyurethan oder Phenol- beziehungsweise Cyanesterharzen einsetzen lassen. Griltex CE stabilisiert demnach Fasergebilde oder Tapes und unterbinde Filamentverschiebungen im RTM-Prozess. Das Produkt benötigt laut Hersteller keine Aushärtungszeit und soll ermöglichen, dass mehrere Faserschichten aufeinander geklebt und in einem Schritt verarbeitet werden können.

Zwei in einem

Diagramm: Vergleich der Maximalspannungen bei einem Bauteil mit und einem Bauteil ohne Endlosfaserverstärkung (EMS Tape Technology – ETT).

Griltex CE ist den Angaben zufolge gleichzeitig auch ein Toughener, der die mechanischen Eigenschaften des Composite-Bauteils markant verbessern soll. Griltex CE zeigt demnach hohe Kompatibilität zum Epoxidharz und schafft demzufolge dadurch eine starke Verbindung. Die Restbruchfestigkeit im CAI-Test soll um bis zu 65 Prozent steigen, die Bruchfläche deutlich verringert werden. Die Schubfestigkeit im ILSS-Test erhöhe sich um 33 Prozent. Griltex CE vereinfache die Herstellung von duroplastischen Composite-Bauteilen und steigere gleichzeitig deren mechanische Eigenschaften signifikant.

Attraktive Alternative

Anwendungsbeispiel für Griltex CT: Armschutz für Skifahrer, ge-fertigt aus Kohlefasern und dem Hochleistungsthermoplast von EMS-GRILTECH - (Bild: EMS).

Mit Griltex CT sind Hochleistungsthermoplaste im Angebot, die laut Hersteller das kosten- und zeitintensive duroplastische System ersetzen können. Aus Griltex CT und Fasermaterial können Organobleche vorgefertigt werden, die bei der anschließenden Weiterverarbeitung in kurzer Zeit erhitzt und sich somit in jede beliebige Form bringen lassen sollen. In diesem Verfahren produzierte Composite-Teile müssten nicht aushärten, was sie für die Grossserienfertigung äusserst interessant mache, da dadurch auch für Composite-Bauteile kurze Taktzeiten möglich würden.

Innovative Klebstoffsysteme

Die neuen Klebstoffe von EMS-EFTEC können exakt auf die Anforderungen des jeweiligen Bauteils abgestimmt werden.

Der zunehmende Einsatz von Hochleistungspolyamiden und Composites zur Gewichtsreduktion erfordert als Konsequenz Innovationen in der Verbindungstechnik. Kunststoff- oder Composite-Bauteile können - im Unterschied zu Aluminium - nicht mehr mit den üblichen Verfahren verbunden werden. Schweißen ist aufgrund der Materialvielfalt, die es zu verbinden gilt, nicht möglich. Da Kunststoffe außerdem empfindlich auf punktuelle Krafteinwirkungen sind, können auch keine lokalen Befestigungstechniken, wie zum Beispiel Nieten, angewendet werden. Als die Lösung dieses Problems gelten flächige Verklebungen mit Spezialklebstoffen.

EMS-EFTEC bietet unter dem Namen EFBOND eine Reihe von Klebstoffen an, die speziell für diese Art von Verklebungen entwickelt wurden. Die Zwei-Komponentensysteme auf Polyurethanbasis zeichnen sich laut Hersteller dadurch aus, dass die Reaktionszeit je nach Bauteil und Prozessanforderungen individuell angepasst werden kann. Je nachdem wie viel von der B-Komponente beigemischt wird, dauert der Aushärtungsprozess länger oder kürzer - und soll so exakt auf die Anforderungen des jeweiligen Bauteils abgestimmt werden können. Dies soll weitreichende Freiheiten ermöglichen, da man mit ein und demselben Klebstoffsystem den unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden kann.

Weitere Informationen: www.emsgrivory.com

EMS-CHEMIE AG, Business Unit EMS-GRIVORY, Domat/Ems, Schweiz

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