Filament Winding von CFK-Wellen - AVANCO composites

Das Fertigungsverfahren

Harzgetränkte Fasern bilden eine feste Bindung

Das Faserwickeln ist ein Prozess, bei dem kontinuierliche Fasern (in der Regel Glas- oder Kohlenstofffasern, aber auch Aramid- oder Kevlarfasern) kontinuierlich um einen rotierenden Kern gewickelt werden, um ein strukturelles Teil herzustellen. Der Kern kann sowohl rotationssymmetrisch als auch recht- bzw. vieleckeckig sein. Die Fasern werden mit Harz getränkt, um eine feste Bindung zwischen den Fasern zu schaffen. Während der Kern sich dreht, werden die Filamente auf diesem abgelegt. Die Kombination aus Vorschub- (Verlegeauge) und Rotationsgeschwindigkeit (Kern) beschreibt den gewünschten Wickelwinkel und schließlich die Steifigkeit sowie Festigkeit der so erzeugten Struktur in den drei Raumachsen. Sobald die Filamente vollständig auf dem Kern aufgetragen sind, wird das erzeugte Bauteil ausgehärtet, um anschließend entformt zu werden.

Die Basis: Fasern

Welche Verstärkungsfasern eignen sich?

Eine Vielzahl von Verstärkungsfasern kann beim Filament Winding eingesetzt werden, abhängig von den spezifischen Anforderungen des Endprodukts. Diese Anforderungen können mechanische Festigkeit, Steifigkeit, Temperaturbeständigkeit sowie chemische Beständigkeit umfassen.

Carbonfaser: Carbonfasern sind bekannt für ihre herausragenden mechanischen Eigenschaften, einschließlich hoher Zugfestigkeit, Steifigkeit und geringem Gewicht. Diese Eigenschaften machen sie ideal für Hochleistungsanwendungen, insbesondere in den Bereichen: Luft- und Raumfahrt, Rüstung und Verteidigung, Mobilität und Marine. Es sind verschiedene Qualitäten von Carbonfasern erhältlich, die ein breites Leistungsspektrum abdecken.
Glasfaser: Glasfaser ist das weltweit am häufigsten verwendete Material aufgrund ihrer niedrigen Kosten sowie einfachen Handhabung und Verarbeitung. Die Eigenschaften bzgl. Steifigkeit und Festigkeit liegen in der Regel unter denen von Carbonfasern. Sie eignet sich ideal für eine Vielzahl von Standardanwendungen, wo das Gewicht nicht das entscheidende Kriterium ist.
Aramid-, Basalt- und Naturfasern: Diese Fasern werden seltener eingesetzt, können jedoch für spezielle Anwendungen verwendet werden: Aramidfasern (z. B. Kevlar) bieten eine hohe Schlagfestigkeit und kommen dort zum Einsatz, wo Zähigkeit erforderlich ist. Basaltfasern zeichnen sich durch gute thermische und chemische Beständigkeit aus. Naturfasern werden für nachhaltige und umweltfreundliche Anwendungen in Betracht gezogen.

Diese Materialien können zusammen mit vielen anderen faserbasierten Halbzeugen verarbeitet werden.
Weitere oder spezialisierte Fasern sind auf Anfrage möglich und können gezielt an besondere Leistungs- oder Umweltanforderungen angepasst werden.

Das richtige Harzsystem

Mechanische Festigkeit und chemische Beständigkeit.

Die spezifischen Anforderungen des Endproduktes sind entscheidend für die Wahl des Harzsystems. Grundsätzlich werden Harzsysteme verwendet, die eine gute Haftung an den Fasern haben und eine hohe mechanische Festigkeit sowie chemische Beständigkeit aufweisen.

Die häufigsten Harzsysteme, die beim Faserwickeln eingesetzt werden, sind:

Epoxidharz: Epoxidharze sind einer der häufigsten Harztypen für Faserverbundwerkstoffe. Sie bieten eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und chemische Beständigkeit. Epoxidharze können jedoch spröde sein und sind nicht so temperaturbeständig wie andere Harzsysteme.
Polyurethanharz: Polyurethanharze bieten eine hohe Schlagfestigkeit und sind flexibler als andere Harzsysteme. Sie sind jedoch anfälliger für Feuchtigkeitseintritt und haben eine geringere chemische Beständigkeit.
Polyester-, Polyvinylester- und Phenolharze: Auch diese von uns verarbeiteten Harzsysteme bieten inhärente Vorteile.

Die Wahl des Harzsystems hängt von den Anforderungen des Endprodukts ab – einschließlich der Festigkeit, Steifigkeit, chemischen Beständigkeit und Temperaturbeständigkeit. Die AVANCO Composites blickt auf jahrzehntelange Erfahrung auf dem Gebiet des Faserwickelns zurück. Die Mehrheit der heute-hergestellten Faserverbundprodukte, die an unsere Kunden ausgeliefert werden, sind im Faserwickelverfahren hergestellt. Wie alle übrigen Verfahren profitieren die so hergestellten Produkte von der hohen Fertigungstiefe und der Möglichkeit, die Produkte kundenspezifisch zu bearbeiten und an die Applikation unserer Kunden anzupassen.

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