Handbuch Faserverbundkunststoffe/Composites: Grundlagen, Verarbeitung, Anwendungen (German Edition)

Das Handbuch Faserverbundkunststoffe der AVK ist seit langem "das" Standardwerk für alle, die in diesem Marktsegment der Kunststoffindustrie beschäftigt sind. Es vermittelt die grundlegende Übersicht aller Themenbereiche rund um die Verarbeitung der sogenannten "Composites". Der aktuelle Stand der Technik wird komprimiert zusammengefasst. Die Vielfältigkeit der Anwendungsgebiete von Bauteilen bzw. Produkten aus Faserverbundkunststoffen wird dabei herausgearbeitet und anschaulich dargestellt. Das Handbuch eignet sich für Einsteiger mit wenig Vorkenntnissen ebenso wie als Nachschlagewerk für das Alltagsgeschäft des Praktikers im Markt für Faserverbundkunststoffe. Inhaltsverzeichnis 5 Abbildungsverzeichnis 11 Tabellenverzeichnis 24 1 Vorwort 26 2 Begriffe und Abkürzungen 28 3 Grundlagen 32 3.1 Verbundwerkstoffe 32 3.2 Der Markt für Faserverbundkunststoffe/Composites 33 3.2.1 Einordnung in die Kunststoff-Industrie und Marktbeschreibung 33 3.2.2 Anwendungen und Verfahren 34 3.2.3 Marktchancen 35 4 Werkstoffe 37 4.1 Rohstoffe 37 4.1.1 Harze 37 4.1.2 Thermoplaste – Polypropylen 86 4.1.3 Biopolymere 109 4.1.4 Reaktionsmittel 120 4.1.5 Verstärkungsfasern 128 4.1.6 Vliesstoffe 165 4.1.7 Füllstoffe 173 4.1.8 Additive 182 4.1.9 Farbmittel 202 4.1.10 Trennmittel 210 4.2 Halbzeuge 223 4.2.1 Faserhalbzeuge 223 4.2.2 Prepregs 232 4.2.3 Preform 236 4.2.4 SMC/BMC 242 4.2.5 Thermoplastische Formmassen 277 4.3 Werkzeug-Werkstoffe 290 4.3.1 Werkstoffe für geschlossene Werkzeuge 290 4.3.2 Werkstoffe für offene Werkzeuge 292 5 Werdegang eines Produktes 294 5.1 Gestaltung eines Produktes 294 5.2 Konstruktion und Berechnung 298 5.2.1 Umdenken in Schichten und Faserkoordinaten 299 5.2.2 Eigenschaften des Verbundes aus Fasern und Matrix 300 5.2.3 Eigenschaften mehrschichtiger Laminate 303 5.2.4 Dimensionierung mit der Klassischen Laminattheorie (CLT) 304 5.2.5 Festigkeitsanalyse 307 5.2.6 Nichtlineares Materialverhalten 310 5.2.7 Hilfsmittel für die Berechnung 312 5.2.8 Lebensdauer von FVK 313 5.2.9 Verhalten bei Crash 314 5.2.10 Krafteinleitungselemente 314 5.2.11 Anwendungsbeispiel „PKW-Motorhaube“ 315 6 Herstellungsverfahren 325 6.1 Handlaminieren/Faserspritzen 325 6.1.1 Einleitung 325 6.1.2 Verfahrensgrundlagen 326 6.1.3 Betriebsmittel / Werkzeuge 329 6.1.4 Ausgangsstoffe für handlaminierte oder fasergespritzte Bauteile 334 6.1.5 Verfahrensablauf 335 6.1.6 Gestaltungsparameter 340 6.1.7 Eigenschaften/Qualität 342 6.2 Nasspressen 345 6.2.1 Einführung 345 6.2.2 Verfahrensgrundlagen 345 6.2.3 Verfahrensablauf 346 6.2.4 Betriebsmittel 346 6.2.5 Ausgangsstoffe 351 6.2.6 Qualität von Pressteilen 357 6.2.7 Mögliche Fehler und ihre Ursachen 359 6.2.8 Ausblick 360 6.3 Wickelverfahren 360 6.3.1 Einleitung 360 6.3.2 Verfahrensgrundlagen 361 6.3.3 Anlagentechnik 364 6.3.4 Duroplastwickeln 366 6.3.5 Thermoplastwickeln 369 6.3.6 Qualität 374 6.3.7 Weitere Entwicklung 374 6.4 Profilziehverfahren 376 6.4.1 Einleitung / Geschichtliches 376 6.4.2 Verfahrensgrundlagen 377 6.4.3 Anlagenteile 378 6.4.4 Ausgangsstoffe 380 6.4.5 Gestaltungsparameter 383 6.4.6 Eigenschaften 385 6.4.7 Qualität 386 6.4.8 Weiterverarbeitung 386 6.4.9 Anwendungsbeispiele 386 6.5 Injektionsverfahren 389 6.5.1 Einführung 389 6.5.2 RTM-Verfahrensablauf 390 6.5.3 Verfahrensgrundlagen 391 6.5.4 Betriebsmittel 392 6.5.5 Ausgangstoffe 393 6.5.6 Prozessvarianten/Gestaltungsoptionen 394 6.5.7 Zusammenfassung 395 6.5.8 Qualität 395 6.6 Das Spaltimprägnierverfahren 397 6.6.1 Einleitung 397 6.6.2 Konzept des Spaltimprägnierverfahrens 398 6.6.3 Formfüllvorgang im Spaltimprägnierverfahren 399 6.6.4 Fertigung von ebenen, monolithischen Bauteilen 401 6.6.5 Analyse der Fertigung von gekrümmten Sandwichbauteilen 403 6.6.6 Fazit und Ausblick 404 6.7 Heißpressen von SMC/BMC 406 6.7.1 Einführung/Geschichtliches 406 6.7.2 Verfahrensgrundlagen 407 6.7.3 Betriebsmittel 407 6.7.4 Produktionswerkzeuge/Hilfsmittel 414 6.7.5 Gestaltungsrichtlinien 417 6.7.6 Nachbehandlung 426 6.7.7 Qualität/Eigenschaften 426 6.8 Hochdruckpressen von GMT/LFT 427 6.8.1 Einführung/Geschichtliches 427 6.8.2 Verfahrensgrundlagen 428 6.8.3 Betriebsmittel/Verfahrensablauf 429 6.8.4 Ausgangsstoffe 431 6.8.5 Produktionswerkzeuge/Hilfsmittel 432 6.8.6 Gestaltungsrichtlinien 433 6.8.7 Nachbehandlung 435 6.8.8 Qualität/Eigenschaften 437 6.9 Spritzgießen von BMC 438 6.9.1 Einführung 438 6.9.2 Verfahrensgrundlagen 439 6.9.3 Betriebsmittel 441 6.9.4 Produktionswerkzeuge 444 6.9.5 Nachbehandlung 445 6.9.6 Qualität und Eigenschaften 445 6.10 Spritzgießen langfaserverstärkter Thermoplaste (LFT) 446 6.10.1 Einführung 446 6.10.2 Prinzip der Langfaserverstärkung 447 6.10.3 Verfahrensgrundlagen 449 6.10.4 Betriebsmittel/Verfahrensablauf 450 6.10.5 Ausgangsstoffe 454 6.10.6 Verfahrenskombination für zielgerichtete Bauteilverstärkung 456 6.10.7 Ausblick und Entwicklungstendenzen 459 6.11 Kontinuierliches Laminieren 460 6.11.1 Einführung 460 6.11.2 Verfahrenstechnische Grundlagen 461 6.11.3 Ausgangsstoffe/Hilfsmittel 462 6.11.4 Kontinuierliche Herstellung planer Platten und Bahnen 468 6.11.5 Produkte Konstruktion Eigenschaften Anwendungen 473 6.11.6 Qualität 478 6.12 Schleuderverfahren 479 6.12.1 Einführung 479 6.12.2 Grundlagen des Schleuderverfahrens 479 6.12.3 Fertigungseinrichtungen 480 6.12.4 Verfahrenstechnik 481 6.12.5 Verfahrensbedingte Produktmerkmale 482 6.12.6 Qualitätssicherung 483 6.13 Umformen endlosfaserverstärkter Thermoplaste 484 6.13.1 Einführung 484 6.13.2 Ausgangssituation 484 6.13.3 Verfahrensablauf 485 6.13.4 Umformverfahren, Betriebsmittel und Einsatzmöglichkeiten 486 6.14 Automatisierte Legeverfahren 491 6.14.1 Einleitung 491 6.14.2 Verfahrensgrundlagen 492 6.14.3 Anlagentechnik 493 6.14.4 Duroplast-Tapelegen 494 6.14.5 Thermoplast-Tapelegen 494 6.15 LFI-Verfahren 495 6.15.1 Einleitung 495 6.15.2 Verfahrensablauf 495 6.15.3 Anlagentechnik 496 6.15.4 Prozessüberwachung 504 6.15.5 Prozessvarianten 505 6.15.6 Zusammenfassung und Ausblick 506 6.16 Fertigteilbearbeitung 508 6.16.1 Spanende Bearbeitung 512 6.16.2 Strahl-Bearbeitung 520 6.16.3 Fügetechnik 524 7 Normung 546 7.1 Normung als Instrument der Wirtschaft 546 7.2 Institutionen der Normungsarbeit 546 7.2.1 Der Fachnormenausschuss Kunststoffe (FNK) im Deutschen Institut für Normung e.V. (DIN) 546 7.2.2 Die „International Standard Organisation (ISO)“ 554 7.2.3 Das „Comitée Européen de Normalisation“ (CEN) 555 7.2.4 Die wichtigsten Gremien des FNK mit ihren Internationalen Spiegelgremien 557 7.2.5 Das Europäische Normungsverfahren 558 7.3 Werdegang einer internationalen Norm 560 7.3.1 Verfahren 560 7.3.2 Kosten einer Norm 560 7.3.3 Weitere Komitees 561 8 Prüfverfahren 563 8.1 Einleitung 563 8.2 Die wichtigsten Bestimmungen im Überblick 563 9 Prüfzeichen 585 10 Die AVK stellt sich vor 588 Stichwortverzeichnis 590 Verzeichnis der Themenverantwortlichen und der Autoren 592 Das aktualisierte Handbuch Faserverbundkunststoffe/Composites der AVK ist seit langem "das" Standardwerk für alle, die in diesem Marktsegment der Kunststoffindustrie beschäftigt sind. Es vermittelt die grundlegende Übersicht aller Themenbereiche rund um die Verarbeitung der sogenannten Composites. Der aktuelle Stand der Technik wird komprimiert zusammengefasst. Die Vielfältigkeit der Anwendungsgebiete von Bauteilen bzw. Produkten wird dabei herausgearbeitet und anschaulich dargestellt. Nach einem einleitenden Teil mit Begriffsklärungen und Erläuterungen zum Markt und zu Anwendungen werden die eingesetzten Materialien bzw. Rohstoffe beschrieben. Die für die sehr speziellen Werkzeuge bevorzugten Werkstoffe werden ebenso erläutert wie die für die Verarbeitung entwickelten Halbzeuge. Die Beschreibung der sehr unterschiedlichen Herstellverfahren und Nachbearbeitungsmöglichkeiten komplettiert dieses in der vorliegenden Form einmalige Werk. Das Handbuch eignet sich für Einsteiger mit wenig Vorkenntnissen ebenso wie als Nachschlagewerk für das Alltagsgeschäft des Praktikers. Die Zielgruppen - Entwicklungsingenieure in Industrie-Unternehmen, die Bauteile aus verstärkten Kunststoffen einsetzen - Verarbeiter von verstärkten Kunststoffen - Rohstofferzeuger und -lieferanten von verstärkten Kunststoffen und duroplastischen Formmassen - Werkstoffexperten - Ingenieure und Fachkräfte im Bereich Maschinenbau, Fertigungs- und Verfahrenstechnik - Lehrende und Studierende in Fachgebieten wie Maschinenbau, Fertigungs- und Verfahrenstechnik Herausgeber/Autoren Die AVK {u2013} Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. ist der deutsche Fachverband für Faserverbundkunststoffe/Composites und vertritt die Interessen der Erzeuger und Verarbeiter auf nationaler und europäischer Ebene. Der Autorenkreis setzt sich zusammen aus Experten der AVK-Mitgliedsunternehmen Das?Handbuch Faserverbundkunststoffe der AVK ist seit langem 'das' Standardwerk fur alle, die in diesem Marktsegment der Kunststoffindustrie beschaftigt sind. Es vermittelt die grundlegende Ubersicht aller Themenbereiche rund um die Verarbeitung der sogenannten 'Composites'. Der aktuelle Stand der Technik wird komprimiert zusammengefasst. Die Vielfaltigkeit der Anwendungsgebiete von Bauteilen bzw. Produkten aus Faserverbundkunststoffen wird dabei herausgearbeitet und anschaulich dargestellt. Das Handbuch eignet sich fur Einsteiger mit wenig Vorkenntnissen ebenso wie als Nachschlagewerk fur das Front Matter....Pages 1-28 Begriffe und Abkürzungen....Pages 29-32 Grundlagen....Pages 33-37 Werkstoffe....Pages 38-294 Werdegang eines Produktes....Pages 295-325 Herstellungsverfahren....Pages 326-546 Normung....Pages 547-563 Prüfverfahren....Pages 564-585 Prüfzeichen....Pages 586-588 Die AVK stellt sich vor....Pages 589-590 Back Matter....Pages 591-596