Verfahrensentwicklung für Hohlstrukturen im thermoplastbasierten Faserverbundleichtbau

Abstract

Diese Arbeit befasst sich mit langfaserverstärktem Polypropylen (PP-LGF), welches mittels Gasinjektionstechnik (GIT) im Fließpressprozess (GasComp-Prozess) und Spritzgussprozess (GAIM-Prozess) zu Hohlstrukturen verarbeitet wurde. Hierbei wurden pultrudiertes sowie ummanteltes Langglasfasergranulat betrachtet. Bei der GIT wurden das Short-Shot- und das Nebenkavitätsverfahren eingesetzt. Das Ziel der Arbeit war es die Leichtbaupotenziale von Bauteilen, die mit der GIT in Verbindung mit PP-LGF gefertigt werden, zu ermitteln und Anwendungsbereiche zu identifizieren. Hierzu wurden mechanische und mikrostrukturelle (u.a. CT, REM) Analysen durchgeführt um das Versagensverhalten, die Faserorientierung und –länge, die Porosität sowie die Grenzfläche von Polymer und Gasblase zu charakterisieren. Die Ergebnisse liefern nicht nur neue Erkenntnisse bei der Verarbeitung von Langfasergranulat mit GIT, sondern zeigen auch Leichtbaupotenziale für unterschiedliche Anwendungsbereiche auf.

This thesis deals with long fiber reinforced polypropylene (PP-LGF), which was processed into hollow structures using gas injection technology (GIT) in the compression molding process (GasComp process) and injection molding process (GAIM process). Here pultruded and coated long glass fiber granulate were considered. The short-shot and the secondary cavity method were used at GIT. The aim of the work was to determine the lightweight construction potential of components that are manufactured with GIT in connection with PP-LGF and to identify areas of application. For this purpose, mechanical and microstructural (e.g. CT, SEM) analyzes were carried out to characterize the failure behavior, the fiber orientation and length, the porosity and the interface between polymer and gas bubble. The results not only provide new insights into the processing of long fiber granulate with GIT, but also show lightweight construction potential for different areas of application.