FOROB

BAYERISCHER FORSCHUNGSVERBUND FüR OBERFLäCHEN-, SCHICHT- UND TROCKNUNGSTECHNIK

I.3 Bewitterungsfeste Oberflächenbeschichtung von Faserverbundbauteilen mit Class A-Anforderungen

Arbeitsfeld:

Ziel:
Ziel des Projektes ist die Realisierung von bewitterungsfesten, gewebeverstärkten Faserverbundbauteilen mit Class-A Anforderungen an die Oberflächenqualität. Lackierte Bauteile aus gewebeverstärktem EP-Harz sollen die Class-A Anforderungen an die Oberflächenqualität auch nach einer Langzeitbewitterung erfüllen. Das verwendete Lacksystem soll dabei nicht verändert werden, d.h. die Faserverbundbauteile sollen sich hinsichtlich der Lackierungstechnik nicht wesentlich von Metallteilen unterscheiden.
Durch die Verwendung von Faserverbundkunststoffen (FVK) lassen sich zum Teil erhebliche Gewichtseinsparungen erreichen. Neben der Realisierung multifunktionaler und integraler Bauweisen ist der Einsatz von FVK aufgrund geringer Werkzeugkosten insbesondere bei Kleinserien mit Kostenvorteilen verbunden

Die mangelnde Bewitterungsbeständigkeit verhindert derzeit aber den Kleinserieneinsatz von Bauteilen aus gewebeverstärkten FVK mit Class-A Anforderungen an die Oberflächenqualität.

Die unterschiedlichen Wärmedehnungen und Quellungen durch Feuchtigkeit von Matrix und Gewebe können im Einsatz zu einer Reduzierung der Oberflächenqualität durch ein Hervortreten der Überstruktur bei einer Langzeitbewitterung führen. Während bei SMC-Bauteilen eine Reduzierung dieses Effekts durch hochgradige Füllungen des Harzes erreicht wird, muß bei Kleinserien z.B. im Handlaminierverfahren die Viskosität zur Verarbeitung des Harzes niedrig gehalten werden.

Zur Abschätzung des Verfahrens wurde zunächst ein einfaches Modell erstellt, welches die wichtigsten Einflußgrößen (Elastizitätsgrößen, Ausdehnungskoeffizienten, Quellkoeffizienten) auf die Veränderung der Oberflächengeometrie berücksichtigt. Die Eingangsgrößen müssen experimentell ermittelt werden.

Die Ausdehnung des Harzes im Laminat kann durch DH(x) = H(x)*eTemp./FeuchteHarz abgeschätzt werden. Eine Reduzierung der regelmäßigen Oberflächenfehler kann somit durch eine Reduzierung der Harzdickenverteilung sowie durch eine Verminderung der Ausdehnung des Harzes unter Bewitterungseinfluß erreicht werden.

Ziel der Untersuchungen ist es, den Laminataufbau so zu modifizieren, daß die Deckharzschichtdicke möglichst konstant ist. Darüber hinaus müssen Ausdehnungsunterschiede von Harz und Gewebe bei unterschiedlichen Temperaturen und Feuchtigkeitsgehalten durch Füllstoffe im Harz angeglichen werden. Eine Verarbeitbarkeit des Harzes (niedrige Viskosität) muß dabei gewährleistet bleiben. Mit einem einfachen Bildverarbeitungssystem, das auf der Fouriertransformation kontrastreicher Aufnahmen beruht, können die Geometrieeigenschaften der lackierten Oberflächen sehr differenziert und objektiv beurteilt werden