Die Idee
Die Zufuhr von Wärme zur gezielten Temperaturführung ist für viele industrielle Herstellungsprozesse erforderlich.
Auch bei Matrix-Systemen von Faserverbundkunststoffen die grundsätzlich bereits bei Raumtemperatur vernetzen, bietet das Einbringen von Wärme erhebliche Vorteile:
- Beschleunigung der Aushärtung
- Reduzierung der Harzviskosität und damit verbesserte Benetzung der Fasern
- Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Kunststoff Matrix
Für den Einsatz in FVK-Werkzeugen lag es nahe ein Verfahren zu entwickeln, welches Oberflächen unter Nutzung der elektrischen Leitfähigkeit von Kohlenstofffasern beheizt.
Das Verfahren wurde zunächst an Platten und weiter an Formenwerkzeugen zur Herstellung von FVK-Bauteilen erprobt, eignet sich aber grundsätzlich auch für andere Anwendungsfälle, in denen Oberflächen beheizt werden sollen.
Viskositätsverlauf eines typischen Infusionsharzes in Abhängigkeit von der Temperatur (Quelle: Hexion).
Einfluss der Temperatur auf die Aushärtungszeit eines typischen Epoxydharzsystems.
Die besonderen Eigenschaften der Kohlenstofffasern ermöglichen dabei eine sehr effiziente Umsetzung der elektrischen Energie, da die Wärme dort erzeugt wird, wo sie benötigt wird:
Die Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme erfolgt unmittelbar an der Oberfläche, so dass die Wärmeflusswege im Vergleich zu anderen Heizverfahren extrem kurz sind.
Zudem ist die Wärmekapazität der vergleichsweise leichten fibretemp®-Formenwerkzeuge sehr gering, was zu erheblichen Energieeinsparungen bei zyklischen Temperaturverläufen führt.
Der sehr geringe Wärmeausdehnungskoeffizient von Kohlenstofffasern gewährleistet bei entsprechendem Aufbau eine hohe Dimensionsstabilität der Formenwerkzeuge, so dass diese selbst bei hohen Temperaturgradienten im Formenwerkzeug verzugsfrei und außergewöhnlich maßhaltig bleiben.