FSAE CFK Monocqoque Chassis

FSAE CFK MONOCOQUE CHASSIS

PLANUNG UND FERTIGUNG

EINE WEGLEITUNG FÜR STUDENTEN

DAVID SCHULER

BACHELOR‐THESIS AN DER BERNER FACHHOCHSCHULE TI, BIEL

AUTOMOBILTECHNIK

26 JUNI 2015

Zusammenfassung

Diese Arbeit befasst sich mit der Planung und Fertigung eines Formula Student CFK Monocoque Chas-

sis. Die Arbeit zeigt auf, welche Punkte bei der Entwicklung beachtet werden müssen und dient als

Wegleitung für Studenten, welche noch nie zuvor mit Faserverbundwerkstoffen gearbeitet haben.

Dazu wurde versucht, die dafür relevanten Themen aufzugreifen.

Im Rennsport sind Gitterrohrrahmen nach wie vor verbreitet, da sich diese durch gute mechanische

Eigenschaften sowie hoher Kosteneffizienz auszeichnen. Die erforderliche Fachwerkstruktur schränkt

die Gestaltungsfreiheit jedoch ein. Mit einem Monocoque hat man mehr Möglichkeiten, das Fahrzeug-

chassis optisch und aerodynamisch zu optimieren. Zusätzlich kann durch die Verwendung von Kohle-

fasern mit ihrer aussergewöhnlich hohen spezifischen Steifigkeit, das Fahrzeuggewicht gesenkt und

die mechanischen Eigenschaften verbessert werden.

Während sich das Schweissen als Fügetechnik für Stahl-Gitterrohrrahmen weitgehend etabliert hat,

gibt es für Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen eine Vielzahl unterschiedlicher Fertigungsverfahren.

Die Möglichkeiten wurden analysiert und miteinander verglichen. Als die drei geeignetsten Varianten

haben sich die Vakuuminfusions-, Nasslaminat- und Prepreg-Technik herausgestellt, wobei die beiden

letztgenannten in einem Praxis-Test miteinander verglichen wurden. Mit allen Varianten können me-

chanisch gute Resultate erzielt werden. Die höchste spezifische Steif- und Festigkeit wird durch den

hohen und kontrollierbaren Faservolumengehalt mit dem Prepreg-, gefolgt vom VARI-Verfahren er-

reicht. Das einfache Handling des Prepregs stellte sich ausserdem als ausschlaggebenden Vorteil für

unerfahrene Studenten heraus.

Faserverbundwerkstoffe zeichnen sich durch ihre anisotropen (richtungsabhängigen) Werkstoffeigen-

schaften aus. Deren Berechnung ist aus diesem Grund komplexer als jene von metallischen Werkstof-

fen. Ein sicherheitsrelevantes Bauteil wie das Kohlefaserchassis als Überlebenszelle für den Rennfah-

rer, unterliegt deshalb einer aufwändigen Prüfungs- und Dokumentationspflicht gegenüber der SAE.

Um an einem Rennen teilzunehmen sind Berechnungen und Prüfungen gefordert, welche die Äquiva-

lenz zu einem Gitterrohrrahmen aus Baustahl verifizieren. Als Teil dieser Arbeit wurden die zwei im

Nasslaminier- und Prepreg-Verfahren hergestellten Sandwichpanels im Biegeversuch mit Baustahlroh-

ren verglichen.

Zuletzt spielt die Chassis-Geometrie eine massgebende Rolle beim Entwicklungs- und Fertigungsauf-

wand eines Monocoque-Chassis. Es wird eine Möglichkeit aufgezeigt, wie die komplexe Form im CAD

erstellt werden kann. Anschliessend wurde ein einfaches FE-Modell erstellt und mit 3 Lastfällen be-

rechnet. Die Auswertung zeigte die kritischen Stellen, welche optimiert werden müssen.

Nach dem Durchlesen dieser Arbeit hat man einen Überblick und ist in der Lage, ein SAE-CFK-Monoco-

que-Chassis zu planen und nach Erarbeiten der notwendigen Fähigkeiten, dieses zu entwickeln und zu

fertigen.

Abkürzungen und wichtige Begriffe

FSAE CFK Monocoque Chassis 2

Abkürzungen und wichtige Begriffe

Ablegen sequenzielles Aufbringen flachförmiger Halbzeuge in einzelnen Lagen (Prepreg)

Autoklav Druckofen für die Aushärtung und Kompaktierung von Prepregs

CAD computer aided design

CFK carbonfaserverstärkter Kunststoff

CNC computerized numerical control: elektronische Steuerung von Werkzeugmaschinen

FSAE Formula Student, Society of Automotive Engineers

FVW Faserverbundwerkstoffe

Gelege Fasern sind im Halbzeug übereinander gelegt und fixiert

Gewebe Fasern sind im Halbzeug gewoben

Laminieren Verbinden von trockenen Faser-Halbzeugen mit Harz

MAG Multiaxialgelege: mehrere in unterschiedlicher Richtung orientierte flachförmige Halbzeuge in Kombination

Matrix Duro- oder Thermoplaste (Harzsystem) welche das Faserhalbzeug zusammenhalten

OoA out-of-autoclave: Aushärtungsverfahren für Prepregs im Ofen ohne zusätzlichen Druck

Plybook Legebuch, beschreibt die Abfolge der Einzellagen in einem Bauteil

Prepreg preimpregnated fibers: vorimprägniertes Fasermaterial

Prepreg-Tow schmales Prepreg-Band

RTM resin ransfer moulding: Harz wird mit Druck in die Form injiziert

Tack Klebrigkeit bei Prepregs

Tooling Formgebung/Abformen des Bauteils mit Hilfe eines Werkzeugs

Topfzeit Verarbeitungszeit von Harzsystemen

UD unidirektional

Urform Erstform vor und für den Werkzeugbau

VARI Vacuum Assisted Resin Infusion: Harz wird durch Vakuum in die Form infundiert

VARTM Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding: Harz wird durch Vakuum und Druck in die Form injiziert

Werkzeug Form in welcher das Endbauteil ausgehärtet wird

Inhaltsverzeichnis


Inhaltsverzeichnis

1 Aufgabenstellung und Struktur ....................................................................................................... 5

2 Planung ............................................................................................................................................ 6

2.1 Gründe für ein FVW-Monocoque ............................................................................................ 6

2.2 Basiswissen .............................................................................................................................. 7

2.3 Reglement ............................................................................................................................... 7

3 Konzeptwahl .................................................................................................................................... 9

3.1 Geometrie.............................................................................................................................. 10

3.1.1 Freiform ......................................................................................................................... 10

3.1.2 Vielflächenform ............................................................................................................. 11

3.1.3 Rotationssymmetrisch ................................................................................................... 11

3.2 Bauweise ............................................................................................................................... 12

3.2.1 Differenzierte Bauweise ................................................................................................ 12

3.2.2 Integralbauweise ........................................................................................................... 13

3.2.3 Sandwichbauweise ........................................................................................................ 14

3.3 Fertigungsverfahren .............................................................................................................. 16

3.3.1 Handlaminieren ............................................................................................................. 16

3.3.2 Prepreg .......................................................................................................................... 18

3.3.3 Wickeltechnik ................................................................................................................ 22

3.3.4 Infusions-/Injektionsverfahren ...................................................................................... 22

3.4 Faserwahl .............................................................................................................................. 23

3.5 Tooling ................................................................................................................................... 24

3.5.1 Urform Werkzeug ..................................................................................................... 24

3.5.2 Direkt Werkzeug ............................................................................................................ 27

3.5.3 Ohne Form Hilfsrahmen ........................................................................................... 27

3.6 Punktlastkonzept ................................................................................................................... 28

3.6.1 Spanten .......................................................................................................................... 28

3.6.2 Inserts einlaminiert........................................................................................................ 29

3.6.3 Inserts nachträglich ....................................................................................................... 29

3.6.4 Composite-Schrauben/Muttern .................................................................................... 29

Inhaltsverzeichnis


4 Fertigungssverfahren..................................................................................................................... 30

4.1 Nasslaminat und Prepreg im Praxis-Vergleich ...................................................................... 31

4.2 Panel-Fertigung in Bezug zum FSAE-Chassis ......................................................................... 40

4.3 Prüfung der CFK-Panels ......................................................................................................... 41

4.3.1 Prüfbedingungen ........................................................................................................... 41

4.3.2 Prüfwerkstücke und Erwartungen ................................................................................. 42

4.3.3 FE-Modell Prüfstücke .................................................................................................... 45

4.3.4 Prüfresultate der Werkstücke ....................................................................................... 46

4.3.5 Diskussion der Prüfung der CFK-Panels ......................................................................... 48

4.4 Optimierung .......................................................................................................................... 49

5 Chassis-Geometrie ......................................................................................................................... 51

5.1 Geometrie-Erstellung ............................................................................................................ 51

5.1.1 Grundform ..................................................................................................................... 52

5.1.2 Zeichnen im CAD ........................................................................................................... 53

5.2 FE-Modell .............................................................................................................................. 54

5.3 FE-Lastfälle ............................................................................................................................ 55

5.4 FE-Analyse ............................................................................................................................. 56

5.4.1 4g-Lastfall ...................................................................................................................... 56

5.4.2 Bremslastfall .................................................................................................................. 57

5.4.3 Kurvenlastfall ................................................................................................................. 59

5.5 Optimierung .......................................................................................................................... 61

6 Fazit der Studie .............................................................................................................................. 62

6.1 Planung .................................................................................................................................. 62

6.2 Konzeptwahl .......................................................................................................................... 62

6.3 Weiteres Vorgehen................................................................................................................ 66

7 Schlusswort ................................................................................................................................... 67

8 Danksagung ................................................................................................................................... 68

9 Personen ........................................................................................................................................ 69

10 Quellenverzeichnis .................................................................................................................... 70

11 Abbildungsverzeichnis ............................................................................................................... 71

12 Selbständigkeitserklärung ......................................................................................................... 73

13 Anhang....................................................................................................................................... 74

Aufgabenstellung und Struktur


1 Aufgabenstellung und Struktur

Die Bachelor Thesis befasst sich mit der Planung und Fertigung eines FSAE-Monocoque-Chassis aus

FVW. Als Basis dient der aktuelle S355-Gitterrohrrahmen der Bern Formula Student (BFS). Diese Arbeit

soll als Wegleitung für zukünftige Studenten und Teammitglieder der BFS dienen. Die Arbeit ist wie

folgt gegliedert:

Planung Dieses Kapitel zeigt nach den Gründen für ein Monocoque-Chassis, welches Basiswissen für eine er-

folgreiche Entwicklung notwendig ist und inwiefern das SAE-Reglement berücksichtigt werden muss.

Konzeptwahl In diesem Kapitel werden die verschiedenen konzeptionellen Faktoren nach Kategorien gegliedert auf-

gezeigt, deren Vor- und Nachteile diskutiert und den Bezug zum FSAE-Chassis hergestellt. Es wird auf-

gezeigt wie sich Aufwand und Kosten zusammensetzen, was von Studenten machbar ist und was nicht.

Fertigungssverfahren Nach einem Überblick über die verschiedenen Möglichkeiten im Kapitel Konzeptwahl werden hier zwei

mögliche Fertigungsverfahren miteinander verglichen und deren Erkenntnisse auf das FSAE-Chassis

übertragen. Ein 3-Punkt-Biegeversuch der CFK-Panels gibt Auskunft über die mechanischen Eigen-

schaften der hergestellten Panels.

Chassis-Geometrie Die Geometrieerstellung im CAD eines Monocoques unterscheidet sich grundlegend von jener für ei-

nen Gitterrohrrahmen. In diesem Kapitel wird eine mögliche Herangehensweise aufgezeigt. In einem

zweiten Schritt wird ein FE-Modell erstellt und erste Erkenntnisse daraus gezogen.

Fazit der Studie Auf Grundlage der vorangegangenen Kapitel wird im letzten Kapitel ein Vorschlag gezeigt, wie das BFS-

Chassis gefertigt werden kann. Ausserdem werden die weiteren nötigen Arbeitsschritte aufgezeigt.

Planung


2 Planung

2.1 Gründe für ein FVW-Monocoque

Es wird davon ausgegangen, dass man bei der ersten Entwicklung eines FVW-Monocoques bereits Er-

fahrungen mit einem Gitterrohrrahmen gesammelt hat. Der Gitterrohrrahmen folgt der Fach-

werktheorie. Im Idealfall ist jeder Knotenpunkt des Rahmens vollständig durch mindestens 3 Rohre

bestimmt. Ein leichter Rahmen kann mit einer idealen Geometrie und Dimensionierung der Rohre er-

reicht werden. Die Erfahrung zeigt, dass leichte Gitterrohrrahmen von ca. 30 kg erreicht werden kön-

nen. Was spricht also für ein FVW-Monocoque?

Mehr Möglichkeiten der Formgebung Einem Gitterrohrrahmen sind durch die notwendige Triangulierung der Knotenpunkte in der Formge-

bung gewisse Grenzen gesetzt. Kräfte sollen immer über Knotenpunkte eingeleitet werden. Bei grosser

Komplexität eines Fahrzeugs bzw. bei einer grossen Anzahl an zu verbauenden Komponenten sind

diese Ideale nur schwer einzuhalten. Das FVW-Monocoque bietet hier beträchtliche Vorteile. Dadurch,

dass das Chassis eine einzige Oberfläche ist, können bei entsprechender Konstruktion jegliche Punkte

zur Krafteinleitung realisiert werden.

Zusammenfall von Chassis und Karosserie Ein Gitterrohrrahmen muss aus mehreren Gründen durch eine Karosserie ergänzt werden. Um den

Fahrer vor eindringenden Gegenständen zu schützen, muss erstens eine geschlossene Schale entspre-

chender Festigkeit um den Gitterrohrrahmen gefügt werden. Zweitens sollen durch diese Karosserie

auch aerodynamische und optische Anforderungen erfüllt werden. Bei einem FVW-Monocoque ent-

fällt also der separate Schritt einer Karosseriefertigung.

Design als Bewertungskriterium Neben den dynamischen Events machen die statischen Events rund einen Drittel der Bewertung aus.

Ein FVW-Monocoque ist nicht generell besser als ein Gitterrohrrahmen, öffnet jedoch viele Gestal-

tungsmöglichkeiten. Mit einem innovativen und ansprechenden Design können Punkte gesammelt

werden.

Gewicht Derzeit sind im Teilnehmerfeld FVW-Monocoques unter 15 kg zu finden, was massiv unter dem Tiefst-

wert von aktuellen Gitterrohrramen liegt. Dadurch, dass ein FVW-Chassis aus einer grossen Anzahl von

Schichten zusammengesetzt sein kann, kann die lokale Dimensionierung individuell angepasst werden.

Durch Sandwichbauweise und einzelne Verstärkungselemente kann effektiv Gewicht eingespart wer-

den.

Planung


2.2 Basiswissen

Da sich ein Chassis aus FVW in allen Belangen massiv von einem Stahl-Gitterrohrrahmen unterscheidet,

ist es unerlässlich sich vorgängig die grundlegenden Kenntnisse über FVW anzueignen. Dabei geht es

noch nicht spezifisch um das FSAE-Chassis, sondern um die generellen Eigenschaften von FVW. Emp-

fehlenswert sind folgende Schritte:

Werkstoffeigenschaften Um eine Auswahl des geeigneten Halbzeugs machen zu können, muss studiert werden, welche

Materialien überhaupt erhältlich sind, was deren Eigenschaften sind, wie sie verarbeitet wer-

den können und deren Preis.

Fertigungsverfahren Je nach Auswahl des Werkstoffs und der Geometrie kommen spezifische Fertigungsverfahren

in Frage. Diese unterscheiden sich nicht nur im Aufwand und Resultat, sondern auch im Preis.

Dessen Auswahl kann deshalb ein wichtiges Kriterium für ein Team sein.

Marktanalyse Um einen Überblick zu erhalten sollen aktuelle Fahrzeuge unter die Lupe genommen werden.

Viele Teams sind bereit, Auskunft über ihr Fahrzeug zu geben

Eigene Fähigkeit und technische Voraussetzungen kennen Nicht zuletzt sind die Verfügbarkeit von erforderlicher Erfahrung, Soft- und Hardware entschei-

dend. Neben der menschlichen Komponente ist je nach Konzeptwahl entsprechende Software

erforderlich um Strukturberechnungen von FVW durchzuführen. Je nach Fertigungsverfahren

sind teure Materialien und Geräte notwendig. Diese Voraussetzungen müssen bei der Kon-

zeptwahl unbedingt berücksichtigt werden um spätere Überraschungen zu vermeiden.

2.3 Reglement

Die 2015 FSAE Rules (SAE 2015) legen die Rahmenbedingungen für die Konstruktion und Dokumenta-

tion der FSAE-Rennfahrzeuge fest. Es ist unerlässlich, diese vorgängig zu studieren. Das Reglement wird

in jedem ungeraden Jahr (2015, 2017, …) überarbeitet, kann jedoch auch jährlich kleinere Änderungen

enthalten. Das Dokument umfasst aktuell 178 Seiten in englischer Sprache. Eine umfassende Beschrei-

bung der für das Chassis relevanten Teile ist aus Gründen der Übersicht nicht Teil dieser Arbeit, noch

kann eine Garantie für die Korrektheit der hier übersetzten Teile gegeben werden. Im folgenden Ab-

schnitt sind die wichtigsten Unterschiede zum Gitterrohrrahmen aufgelistet.

Alternative Frame Rules (AF) Bei der Konstruktion eines Chassis aus FVW entscheidet sich das Team nicht nach Standardbe-

dingungen zu konstruieren. Statt dessen gelten in diesem Fall die Regeln im Abschnitt AF.

Benachrichtigung Das Team muss die Rennleitung bis zu einem vom Event abhängigen Termin über sein Vorha-

ben informieren. Die entsprechenden Voraussetzungen zur Konstruktion und Dokumentation

(FEA-Programme, Kenntnisse und Prüfeinrichtungen) müssen belegt werden.

Planung


Structural Requirements Certification Form (SRCF) Das Team muss termingerecht ein SRCF einreichen. Es ersetzt das Structural Equivalency

Spreadsheet (SES) bzw. Teile des SES werden in das SRCF integriert.

Werkstoffprüfung und Technische Inspektion Während beim Spaceframe mit Standardmaterial/Baseline Steel das Vermerken der Rohrdi-

mensionen genügt, müssen für die Hauptstrukturen des Monocoques, Panels hergestellt wer-

den, welche dieselbe Struktur aufweisen, wie das Monocoque in den entsprechenden Berei-

chen des Fahrzeugs. Ausserdem muss das Monocoque so konstruiert sein, dass bestimmte

konstruktive Anforderungen nachvollzogen werden können. Die Test Bedingungen sind im

SAE-Reglement einsehbar oder im Kapitel 4.3 Prüfung der CFK-Panels beschrieben. Die nach-

folgende Liste zeigt, welche Bereiche getestet werden müssen.

Anforderungen (Auszug)

Side Impact Structure 3 Punkt Biegeversuch

Panel 275 mm x 500 mm

Zusätzlicher Test und Vergleich mit 2 Baseline Steel Rohren

Monocoque soll gleich gut oder besser sein

Scherprüfung (Dorn durch Panel)

Panel mind. 100 mm x 100 mm

Front Bulkhead 3 Punkt Biegeversuch

Scherprüfung falls Anti-Intrusion-Plate aus Verbundwerkstoffen ge-fertigt ist. Äquivalenz zu 1.5 mm Stahlplatte beweisen.

Front Bulkhead Support 3 Punkt Biegeversuch

Scherprüfung

Main Hoop Verbindung zum Monocoque nachweisen

Front Hoop Falls einlaminiert Existenz nachweisen

Beckengurt Scherprüfung

Schultergurt Scherprüfung

Konzeptwahl


3 Konzeptwahl

Der Entwicklungs- und Herstellungsprozess, sowie das Material bestimmen die mechanischen Eigen-

schaften und Kosten des Chassis. Es gibt eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten, wie sich diese

einzelnen Elemente zusammensetzen können. Selbstverständlich wäre es ideal, jeden Prozessschritt

im Detail zu kennen um eine geeignete Auswahl treffen zu können. Da man als Student in der Regel

nicht über die entsprechende Erfahrung verfügt und die Zeit für eine umfassende Analyse fehlt, soll im

nächsten Abschnitt eine Zusammenfassung aufgelistet werden. Das Konzept muss vor Projektstart

festgelegt werden.

In nachfolgender Tabelle sind die Möglichkeiten nach Kategorie geordnet:

Geo

me

trie

Freiform Vielflächen-

form Rotationssym-

metrisch

Bau

wei

se Differenziert

Bauweise Integralbau-

weise

Sandwichbauweise

Alu-/Aramid-Waben

Hartschaum Balsa Spanten

Space-framestruktur

Fert

igu

ngs

-ve

rfah

ren

Handlaminieren Prepreg

Wickeln Infusion/ Injektion drucklos Vakuum Autoklav Ofen/OoA

Fase

rtyp

Kohle Glas Aramid Polyethylen Basalt

Too

ling

Urform Werkzeug

Direkt Werkzeug Ohne Form Hilfsrahmen

1 oder 2-tei-lige Urform

1 oder mehr-teiliges Werk-

zeug

Urf

orm

-m

ater

ial

Epoxy PU-

Hartschaum MDF

EPS-Dämm-platte

Wer

kzeu

g-m

ater

ial

Epoxy Kohlefaser MDF PU-Hart-schaum

EPS-Dämm-platte

Pu

nkt

last

-ko

nze

pt

Spanten Inserts ein-laminiert

Inserts nach-träglich

Composite-Schrauben/

Muttern Bleche

Konzeptwahl


3.1 Geometrie

Die Chassis-Geometrie ist eine wichtige Grundsatzentscheidung. Sie hat einen grossen Einfluss auf den

Entwicklungsaufwand und das Fertigungsverfahren.

Freiform Vielflächenform Rotationssymmetrisch

Entwicklungsaufwand Sehr hoch Hoch Mittel

Designmöglichkeiten Sehr hoch Mittel Gering

3.1.1 Freiform

Die Komplexität der Geometrie bestimmt logischerweise auch den Entwicklungsaufwand. Eine Frei-

form im CAD zu zeichnen ist sehr aufwändig. Eine nicht repräsentative Befragung von diversen Teams

hat eine mittlere Entwicklungsdauer von ungefähr 8 Wochen ergeben. Diese Zeit umfasst lediglich das

Design im CAD, ohne Strukturberechnung und Fertigung von Testmustern. Ausgegangen wird von ei-

ner Programm-Erfahrung von 1 – 2 Jahren (Bachelor Student im 5. Semester). Dieser Zeitwert ist selbst-

verständlich auch von der Anzahl Iterationen abhängig, welche von Änderungen des Gesamtfahrzeugs

abhängen.

Die grossen Vorteile der Freiflächenform sind die vielfältigen Designmöglichkeiten und die Aerodyna-

mik. Das Design ist ein wichtiger Faktor, da mit einem ansprechenden Design am Wettbewerb selbst

gepunktet werden kann. Die Judges legen grossen Wert auf ein kompaktes und funktionales Fahrzeug-

design. Ein ansprechendes Design ist ausserdem ein wichtiges Kriterium für Sponsoren, da das Fahr-

zeug als Werbeträger das Team, den Entwicklungsaufwand und den Sponsor repräsentiert.

Freiflächen ermöglichen aerodynamische Optimierungsmöglichkeiten. Eine schmale Fahrzeugsilhou-

ette kann mit Hilfe von Freiformen lokal um Fahrer und Keep-Out-Zones gelegt werden, während es

bei Chassis mit grossen Ebenen und Spaceframes Einschränkungen gibt.

Der grosse Nachteil von Freiformen ist der hohe Entwicklungs-/Designaufwand. Ohne entsprechende

Erfahrung oder ein Vorjahresfahrzeug muss die Geometrie auf viele Annahmen gestützt werden. Das

Zeichnen von Freiformen im CAD erfordert sehr gute Programmkenntnisse. Das darauffolgende Ferti-

gungsverfahren ist nicht minder aufwändig. Das Laminieren von Freiformen erfordert Urformen und

zwei- oder mehrteilige Werkzeuge. Die dafür notwendigen Materialien sind teuer und die Verfahren

sowohl zeit- als auch kostenintensiv durch die benötigte Infrastruktur.

Abbildung 1: Das Fahrzeug der Auburn University, Alabama an der FSAE Michigan. Es weist eine Freiflächenform auf.

Konzeptwahl


3.1.2 Vielflächenform

Wesentlich einfacher ist die Gestaltung des Chassis durch ebene Flächen. Die Flächen ermöglichen

grosse Zeitersparnisse einerseits zeichnerisch, als auch später in der Fertigung. Durch die Flächen wer-

den selbstverständlich die Design-Möglichkeiten eingeschränkt, was einerseits den grossen Gestal-

tungsvorteil eines Monocoques etwas minimiert und andererseits einen Einfluss auf die Design-Bewer-

tung im FSAE-Wettbewerb haben kann.

Die einzelnen Ebenen können entweder mit vorgefertigten Platten bestückt und die Kanten zusätzlich

laminiert werden. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung eines Werkzeugs (so hat es OSU ge-

macht). Das Fertigungsverfahren ist in diesem Falle identisch mit dem einer Freiform. Der Vorteil liegt

jedoch darin, dass das Ablegen der einzelnen Gewebelagen wesentlich einfacher geht bzw. grössere

Gewebeflächen auf einmal abgelegt werden können, was zu Zeitersparnis führt. Durch das Fehlen von

engen Radien können auch schwere Gewebe verwendet werden, um einen schnelleren Aufbau zu er-

reichen.

Der Nachteil sind die eingeschränkten Designmöglichkeiten. Das Fahrzeug macht optisch einen min-

derwertigeren Eindruck als sein Freiflächen-Pendent. Dies hatte einen direkten Einfluss auf die Design-

Bewertung des diesjährigen Fahrzeugs der OSU. In der Praxis zeigt sich, dass die meisten Teams einen

Kompromiss zwischen Freiflächen- und Vielflächenform suchen. Somit kann einerseits ein ansprechen-

des und funktionales Design bei moderatem Fertigungsaufwand erreicht werden.

3.1.3 Rotationssymmetrisch

Eine weitere Idee ist die Verwendung der Wickeltechnik für ein Fahrzeug-Chassis. Voraussetzung dafür

ist eine um die Fahrzeuglängsachse vorhandene Rotationssymmetrie. Inwiefern dieses Fertigungsver-

fahren effektiv umsetzbar ist, ist schwer vorherzusagen, da zum jetzigen Zeitpunkt kein Rennfahrzeug

gefunden werden konnte, welches nach dieser Technik hergestellt wurde. Die Geometrie wäre einfach

zu modellieren, jedoch sehr eingeschränkt, was die Design-Möglichkeiten anbelangt. Ausserdem wäre

zu untersuchen, wie die Cockpitöffnung realisiert werden soll.

Abbildung 3: Das 2014-Fahrzeug der Oregon State University (OSU) wies noch viele Freiformen auf...

Abbildung 2: ...das diesjährige Fahrzeug wurde aus Gründen des Fertigungsaufwands durch ebene Flächen stark verein-facht.

Konzeptwahl


3.2 Bauweise

(Ermanni 2007)

Je nach Werkstofftechnik, Auslegung und Konstruktion, Fertigung und Bewertung bieten sich unter-

schiedliche Bauweisen an. Im Falle eines komplizierten Bauteils wie ein Fahrzeug-Chassis, ist eine Kom-

bination aus verschiedenen Bauweisen denkbar und auch die Regel.

Differenzierte Bau-

weise Integralbauweise Sandwichbauweise

Halbfabrikat Kosten Gering (Platten) Mittel/Hoch (Ge-

webe/Gelege) Hoch (Gewebe/Ge-

lege + Kern)

Fertigungsaufwand Mittel Hoch Mittel bis hoch

Infrastruktur- Voraussetzungen

Gering Hoch bis sehr hoch Sehr hoch

Designmöglichkeiten Mittel Hoch Hoch

3.2.1 Differenzierte Bauweise

Bei dieser Bauweise verwendet man vorgefertigte Bauteile, welche in der Montagephase zum Endpro-

dukt zusammengefügt werden. Im Falle des FSAE-Chassis kann man CFK-Platten zuschneiden und sie

anschliessend mit einem geeigneten Verfahren zusammenfügen. Es gibt verschiedene Konzepte, wel-

che diese Bauweise nutzen.

Der Vorteil der differenzierten Bauweise ist, dass die Fertigungskosten der einzelnen Bauteile in der

Regel niedrig sind bzw. dass diese vorgefertigt eingekauft werden können. Der Montageaufwand kann

je nach Konzept hoch sein.

Der Nachteil ist die sehr eingeschränkte Formgebung des Chassis. Fragwürdig ist ausserdem, ob die

geforderten Steifigkeitswerte mit dieser Methode erreicht werden können.

Abbildung 4: Konzept mit gepressten ALUCORE-Sandwichplatten und Alu-Profilen (Schuler 2015)

Abbildung 5: "Cut-and-Fold"-Technik der Edith Cowan University, Australien: Die Sandwichplatte wurde an den Kanten ein-geschnitten und zum Chassis gefaltet. DXF-Schnittmuster (links) Bildquelle: (Ayres 2010)

Konzeptwahl


Die Cut-and-Fold-Technik wurde 2010 von der Edith Cowan University in Australien angewendet. Das

Team benutzte Carbon-beschichtete Wabenverbundplatten. Entlang den Chassiskanten wurden die

Platten eingeschnitten und gefaltet. Die Faltstellen wurden anschliessend mit einer zusätzlichen Lami-

natschicht verstärkt. Vorteile dieser Technik sind folgende:

Konstante Werkstoffeigenschaften, da die eingekauften Panels maschinell hergestellt wur-

den. Unregelmässigkeiten, wie sie beim Handlaminieren vorkommen, können ausgeschlos-

sen werden.

Einfache Montage, da keine Form hergestellt werden muss.

Günstige Herstellung, da die Fertigungszeit sehr niedrig ist.

Nachteile:

Eingeschränkte Möglichkeiten in der Geometrie

Optik

Inserts können nicht faserzerstörungsfrei integriert werden

3.2.2 Integralbauweise

Bei der Integralbauweise versucht man in einem einzigen Fertigungsvorgang, alle einzelnen Struktur-

bauteile zusammenzufügen. Die einzelnen Elemente sind dabei meist nicht selbsttragend. Erst im Ver-

bund erreicht das Endprodukt die geforderten Eigenschaften. Dies macht die Integralbauweise zu ei-

nem wichtigen Verfahren zur Verarbeitung von FVW. Die Montagekosten können dadurch gesenkt

werden. Im Flugzeugbau hat sich dieses Verfahren durchgesetzt. Hochfeste- und steife Platten können

durch Spanten oder Spaceframestrukturen miteinander verbunden werden. So können leichte und

trotzdem steife Strukturen erreicht werden.

Der Vorteil ist, dass Verbindungsstellen, welche in der Konstruktion oft ein Schwachpunkt sind, auf ein

Minimum reduziert werden können. Dies führt ausserdem zu sehr leichten Strukturen. Auch optisch

bietet die Integralbauweise grosse Vorteile, da viele Komponenten unsichtbar und sauber ins Endpro-

dukt integriert werden können.

Der grosse Kostenfaktor sind allerdings Werkzeuge und Infrastruktur. Um die einzelnen Element zu-

sammenfügen zu können, bedarf es einem Gerüst oder einer Form. Je nach Umfang lohnen sich diese

Investitionen bei einem Prototyp nicht. Ausserdem ist es bei der Integralbauweise oft schwierig, im

nachhinein Anpassungen zu machen.

Abbildung 6 Links: Die Ecole De Technologie Superieur aus Kanada verwendet eine Spaceframestruktur mit einem Sand-wichaufabau. Rechts: Eine Rippe aus Rohacell-Schaum. (Kunststoff Web 2015)

Konzeptwahl


3.2.3 Sandwichbauweise

Die Sandwichbauweise dürfte aus verschiedensten Bereichen der Konstruktion bekannt sein. Es ist ein

nicht wegzudenkendes Verfahren im Leichtbau. Hohe Biegesteifigkeiten können durch die Verbindung

von hochsteifen und –festen Deckschichten mit einem schubsteifen Kern erreicht werden. Das in der

Regel sehr leichte Kernmaterial sorgt für einen genügend grossen Faserabstand der Deckschichten. Die

Sandwichbauweise kann auch in Kombination mit anderen Bauweisen verwendet werden. So ist bei

einem FSAE-Chassis ein lokal individueller Kernaufbau realisierbar. Als Kernmaterial eignen sich sowohl

Wabenplatten aus Aluminium oder Aramid, als auch Hartschäume oder das Naturmaterial Balsa. Die

Kernmaterialien unterscheiden sich einerseits in der Drapier- und Umforbarkeit: Nicht jedes Kernma-

terial lässt sich auf jede Kontur abformen. Andererseits gibt es weitere Eigenschaften wie Gewicht,

Wärme- und Schalldämmung, Schlag- und Splitterschutz sowie Brandschutz. (Ermanni 2007)

Abbildung 8: Das Aluminium Monocoque der Tennessee Tech University verwendet als Kernmaterial einen Schaumstoff zwi-schen den Alublechen.

Abbildung 7: Der VTM15 des Virginia Tech verwendet einen Aluminiumwabenkern im Front Bulkhead

Konzeptwahl


Die Sandwichbauweise bietet sich in Verbindung mit FVW geradezu an. Diese Technik macht es mög-

lich, die in den Deckschichten verwendeten Fasern auf Zug/Druck und den Kern auf Schub zu bean-

spruchen. Das Fahrzeugchassis kann je nach Anforderungen in verschiedenen Regionen eine unter-

schiedlich starke Sandwichstruktur aufweisen, um das Gesamtgewicht weiter zu minimieren und die

Steifigkeit zu erhöhen.

Der Nachteil ist der hohe Fertigungsaufwand. Falls keine vorgefertigten Panels verwendet werden,

muss der Kern in die Gewebe integriert, dazu vorbereitet, zugeschnitten und zweckmässig fixiert wer-

den. Ausserdem eigenen sich nicht alle Kernmaterialien gleich gut für sphärische Formen. Bei Sand-

wichstrukturen sind Punktlasten nur mit zusätzlichen Massnahmen einleitbar. Der Kern würde bei

grossen Punktlasten kollabieren, weshalb er verstärkt/substituiert oder die Last grossflächiger einge-

leitet werden muss.

Kernmaterialien Bei Sandwichbauweisen muss man sich für ein geeignetes Kernmaterial entscheiden:

Alu-Waben2 Aramid-W.3 Rohacell 514 Airex C70.905 Balsa SB1005

Kosten1 [CHF/m2] 80 100 90 60 55

Dichte [kg/m3] 83 32 52 100 148

Druckfestigkeit [N/mm2]

5,45 1,03 0,9 2,0 9,2

Scherfestigkeit [N/mm2]

3,45 0,76 0,8 1,7 2,6

Drapierbarkeit mittel schlecht gut gut schlecht

1 Mittelwerte aus verschiedenen Quellen: (jenny + CO 2015), (suter 2015)

2 Zellgrösse 6,4 mm, Alu 5056 Luftfahrtqualität, 3 Aramid NOMEX Luftfahrtqualität (jenny + CO 2015)

4 (suter 2015), 5 (Airex 2014), Alle Datenblätter im Anhang

Die verglichenen Materialien gibt es in unterschiedlichen Typen. Es wurde eine Auswahl getroffen.

Abbildung 9: Die Ecole De Technologie Superieur aus Kanada verwendet vor der Stahl-Anti-Intrusion-Plate einen Aramidkern

Konzeptwahl


3.3 Fertigungsverfahren

Das Fertigungsverfahren wird einerseits durch die Bauteilgeometrie eingeschränkt/gegeben, anderer-

seits wird es anhand der zur Verfügung stehenden Möglichkeiten gewählt. Je nach Budget, Infrastruk-

tur und Erfahrung kommen die unterschiedlichen Verfahren mehr oder weniger in Frage. Während das

Handlaminieren den meisten ein Begriff sein dürfte, haben sich im Verlaufe der Zeit viele weitere Tech-

niken etabliert. Im nachfolgenden Abschnitt wird auf Verfahren und deren Eignung zur Fertigung eines

FSAE-Chassis eingegangen.

Handlaminieren Prepreg Wickeln Infusion/ Injektion

drucklos Vakuum Autoklav Ofen/ OoA

Geometrie komplex komplex rotationsähnlich komplex

Löcher/Inserts möglich möglich schwierig möglich

Versteifungen möglich möglich schwierig möglich

Hinterschneidun-gen

möglich möglich nicht möglich schwierig

Oberfläche mässig gut gut mässig gut

Faserarchitektur beliebig beliebig begrenzt beliebig

Typisches Faser-volumengehalt

30% - 40 %

50% 65 % 50 % 50 %

Mechanische Ei-genschaften

niedrig mittel hoch mittel mittel

Quelle: (Ermanni 2007)

3.3.1 Handlaminieren

Das am weitesten verbreitete Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es bereits mit minimalen tech-

nischen Voraussetzungen angewendet werden kann. Die trockenen Gewebelagen werden mit dem

angemischten Harz Lage für Lage benetzt. Das Harz bildet das sogenannte Matrixsystem und hält die

Fasern in Position, während die Fasern hauptsächlich Zug und Druckkräfte übertragen. Dem Matrixsy-

stem kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. (suter 2015)

Matrixsysteme Matrixsysteme für FVW sind Thermo- oder Duroplaste. Thermoplaste sind wesentlich besser recyc-

lebar, quasi unbegrenzt lagerfähig und nicht toxisch. Auf der anderen Seite haben Thermoplaste aber

auch eine hohe Schmelzviskosität und Kriechneigung, weshalb sie einen zwar ansteigenden aber im-

mer noch geringen Stellenwert in der Verwendung mit FVW haben.

Duroplaste entstehen beim Mischen des Harzes mit dem Härter. Der Vorgang ist irreversibel und führt

nach einer anfangs kautschukartigen Form zu einem Glaszustand. Die Dauer dieses Vorgangs wird als

Gel- oder Gelierzeit bezeichnet. Die Temperatur für die Vernetzung der Moleküle heisst Glasüber-

gangs- oder Einfriertemperatur. Die wichtigsten Duroplaste für FVW sind Polyester- und Epoxydharze.

(Neitzel, Mitschang und Breuer 2014)

Konzeptwahl


Die nachfolgende Tabelle zeigt die Vor- und Nachteile der für FVW wichtigsten Matrixsysteme:

Polyesterharz Epoxydharz

+ Harz/Härter-Verhältnis in bestimmtem Be-reich variabel

+ günstig

+ hohe Eignung für Glasfasermatten

- Harz/Härter-Verhältnis muss genau stim-men

- teuer

- schlechte Eignung für Glasfasermatten

- tiefere Zugfestigkeit: 40 – 80 MPa

- starke Geruchsentwicklung

- schlechte Klebeigenschaften

- schrumpft stärker beim Aushärten

+ höhere Zugfestigkeit: 45 – 85 MPa

+ geruchslos

+ gute Klebeigenschaften

+ schrumpft kaum beim Aushärten

+ hohe Hydrolyse-Beständigkeit

(fiberglas-discount.de 2015)/ (Neitzel, Mitschang und Breuer 2014)

Die Verarbeitungs- oder Topfzeit der Matrixsysteme kann durch Zugabe des Härters beeinflusst wer-

den. Damit ändern sich auch die Härtungsparameter. Nachfolgend ein Auszug aus der Tabelle des in

Kapitel 4.1 verwendeten Epoxydharz Typ L:

Spezifikation mit Härter L S SF EPH 161

Topfzeit 40 Min 20 Min 15 Min 90 Min

Mischverhältnis (Gewicht) 100:40 100:40 100:20 100:25

Mischverhältnis (Volumen) 100:45 100:45 100:21 100:28

Viskosität (25°C/mPas) 320 370 1200 179

Entformbar nach (20°C) 10 h 9 h 6 h nein

Aushärtungszeit (20°C) 20 h 20 h 12 h 20h + tempern

(OCP 2015) (suter 2015)

Das Matrixsystem wird demnach anhand der Verarbeitungszeit und Bauteilgrösse/-geometrie gewählt.

Ausserdem ist die Wärmebeständigkeit des fertigen Bauteils ebenfalls abhängig vom Harz und gege-

benenfalls einem anschliessendem Tempern.

Handlaminieren drucklos Für das drucklose Handlaminieren eigenen sich bereits sehr günstige formgebende Werkzeuge ohne

spezielle Anforderung an deren Festigkeit. Eine entsprechende Oberflächenbehandlung ist aber in je-

dem Fall notwendig, für die Oberflächengüte und um das Bauteil nach dem Aushärten entformen zu

können.

Durch die fehlende Kompression des Laminats und ohne Absaugen des überschüssigen Harzes sind nur

niedrige Faservolumengehalte erreichbar. Dies bedeutet im Vergleich zu anderen Verfahren ein höhe-

res Gewicht bei gleicher Festigkeit bzw. eine niedrigere spezifische Steifigkeit des Bauteils.

Sandwichstrukturen sind nur bedingt realisierbar, weil die notwendige Anpressung der Deckschichten

auf den Kern fehlt.

Bei sehr grossen Bauteilen kann ausserdem eine kurze Topfzeit des Harzes zum Problem werden. Bzw.

ist ein Tempern für eine vollständige Aushärtung notwendig, was wiederum höhere Anforderungen an

das Werkzeug stellt.

Konzeptwahl


Handlaminieren Vakuumpressen Durch das Verpacken des Laminats in eine luftdichte Folie bzw. einen Sack, kann dieses mit atmosphä-

rischem Druck komprimiert werden und das überschüssige Harz im Vliess aufgenommen werden. Da-

durch können Faservolumengehalte bis 50% erreicht werden.

Auch bei diesem Verfahren ist bei Sandwichstrukturen eine ausreichend starke Verbindung zwischen

Deckschicht und Kern nur mässig gut realisierbar. Dies zeigt sich beim Test der Panels in Kapitel 4.3.

Der Druck kann aber andersherum für einen schwachen Kern auch zu hoch sein. Dann kann mittels

Falschluftventil der atmosphärische Druck angepasst werden.

Bei allen Verfahren des Handlaminierens ist der Arbeitsaufwand sehr hoch. Ausserdem ist einige Er-

fahrung notwendig, um das richtige Verhältnis zwischen Harz und Fasern zu treffen.

3.3.2 Prepreg

Bei Prepregs (pre = vor, im-preg-nated, imprägniert) sind die Fasern bereits mit dem Harzsystem im-

prägniert. Das Anmischen des Harzsystems und das lagenweise Laminieren entfällt deshalb und man

spricht nur noch vom „Ablegen“. Ursprünglich kommt diese Technik aus der Luftfahrtindustrie. Sie hat

sich vor allem aus Gründen der guten Automatisier- und Reproduzierbarkeit, sowie dem hohen Faser-

volumengehalt etabliert.

Prepregs gibt es in verschiedenen Formen:

Halbzeug Eigenschaften

Slit

Tap

e/To

w P

reg

Abbildung 10: Slit-Tape 6,35 mm auf Spule

Ablage auf komplexen Geometrien

hohe Steifigkeit und Festigkeit in einer Richtung

UD

-Gew

eb

e

Abbildung 11: UD-Prepreg auf Rolle

Steifigkeit und Festigkeit vornehmlich in einer Richtung

Konzeptwahl


Gew

ebe

Abbildung 12: Gewebe-Prepreg auf Rolle

Steifigkeit und Festigkeit in zwei Rich-tungen

gute Handhabung/Drapierbarkeit

unterschiedliche Webstile

Möglichkeit von Hybridgeweben

MA

G

Abbildung 13: Schematischer Aufbau eines Geleges

Multiaxialgelege

Steifigkeit und Festigkeit in unterschied-lichen Richtungen

Keine Welligkeit

Quelle Tabelle und Abbildungen: (Lengsfeld, et al. 2015)

Eigenschaften von Prepregs genau definiertes Faser-Matrix-Verhältnis im Bereich zwischen 2,5% bis zu 1,0%.

Typischer Faservolumengehalt nach Aushärtung: 60%

zero-bleed-Prepregs (jüngste Generation) kaum Harzverlust bei Aushärtung

nur beschränkt lagerfähig bei – 18°C zwischen 6 – 18 Monaten

Prepregs haben deshalb ein Verfalldatum. Nach diesem Datum dürfen die Prepregs nicht mehr

für zertifizierungspflichtige Anwendungen verwendet werden.

Bei Raumtemperatur sind Prepregs typischerweise bis zu 30 Tage lagerfähig. In der Praxis wird

Buch geführt/die Zeit notiert, sobald eine Prepreg-Rolle aus dem Kühler entnommen wird, bis sie

wieder zurückgelegt wird. So kann ein Einhalten der Outlife-Time sichergestellt werden.

(Lengsfeld, et al. 2015), (OCP 2015)

Verarbeitung von Prepregs Prepregs können von Hand oder auch automatisiert zu Bauteilen verarbeitet werden. Beim Ablegen

von Geweben wird das beidseitig klebrige Fasergewebe von den Träger-/Trennpapieren gelöst und

in/auf der Form drapiert. Die Klebrigkeit (Tack) bestimmt, wie gut sich ein bereits abgelegtes Gewebe

abheben und neu positionieren lässt. Wichtig ist auch, dass Lufteinschlüsse vermieden werden. Die

Prepregs sollten leicht angedrückt werden. Eingeschlossene Luftblasen können evtl. mit einem Kunst-

stoffspachtel oder durch vorsichtiges Anstechen mit einer Nadel entfernt werden.

Bei komplexen, mehrlagigen Bauteilen kann auch jeweils ein Zwischenvakuum angewendet werden.

Dabei wird das ganze Bauteil oder werden einzelne Bereiche mit einer Folie abgedichtet und während

10 – 30 min unter Vakuum gehalten. So können beispielsweise bei einem Sandwichaufbau die unter-

sten Gewebelagen vorkompaktiert werden, bevor der Kern mit einer Klebeschicht aufgebracht wird.

So können Lufteinschlüsse effektiv vermieden werden.

Konzeptwahl


Für komplexe Serienbau-

teile wird in der Regel ein

Plybook erstellt und die ein-

zelnen Gewebestücke vor-

gängig zugeschnitten.

Für einen Prototypen wie das FSAE-Chassis würden die einzelnen Plys sinnvollerweise in situ für jede

Lage zugeschnitten. Zur Dimensionierung kann eine Folie genutzt werden, welche provisorisch im

Werkzeug positioniert und anschliessend auf das Prepreg übertragen wird.

Aushärtung von Prepregs Prepregs sind sehr lange haltbar und deren

Matrixsysteme reagieren bis zu 18 Monate kaum.

Auch bei Raumtemperatur härten Prepregs nur

sehr langsam aus. Aus diesem Grund ist zusätzli-

che Wärmeenergie notwendig, um die Gitterver-

bindungen im Harz vollständig aufzubauen. Pre-

pregs werden deshalb typischerweise bei Tempe-

raturen zwischen 115 und 140°C während meh-

reren Stunden ausgehärtet.

Die Aushärtungsparameter werden einerseits

durch die Herstellerangaben der verwendeten

Prepregs festgelegt. Andererseits hat die Bauteil-

geometrie und –grösse, sowie die Form (Material

und Wandstärke) einen grossen Einfluss auf die

Wärmeübertragung auf das Bauteil.

Durch den zusätzlichen Druck können Bauteile

von sehr hoher Qualität hergestellt werden. Der

Autoklav hat den grossen Vorteil, dass alle Bau-

teiloberflächen unabhängig von Grösse und Geo-

metrie denselben Druck erfahren. Ein typisches

Druckprofil ist in der Grafik rechts zu sehen. Ener-

gietechnisch wäre es sinnvoll, möglichst früh

Druck aufzubauen, da die Wärmeübertragung im

Inertgas bei hohem Druck grösser ist. Aus Gründen des hydrostatischen Harzdrucks und der Harzvis-

kosität ist ein korrektes Druckprofil jedoch einzuhalten. (Lengsfeld, et al. 2015)

Abbildung 14: Schnitt-Muster auf ei-ner Gewebelage (Lengsfeld, et al.

2015)

Abbildung 15: Typischer Härtungszyklus für Prepreg-Bauteile (Lengsfeld, et al. 2015)

Abbildung 16: Herkömmliches Druckprofil bei der Autoklav-härtung (Lengsfeld, et al. 2015)

Konzeptwahl


Ein Autoklav besteht aus folgenden Komponen-

ten:

Druckkammer

Steuereinheit

Heissgaserzeuger

Vakuumsystem

In der Druckkammer können Drücke von mehre-

ren Dutzend bar aufgebaut werden. Für Prepregs

nutzt man Drücke bis zu ca. 7 bar. Der Maximal-

druck hängt jedoch vom verwendeten Prepreg

und dem Bauteil ab. Eine Sandwichstruktur kann

beispielsweise je nach Kernmaterial nicht mit be-

liebig hohem Druck belastet werden.

Die Steuereinheit kontrolliert das Temperatur- und Druckprofil.

Der Heissgaserzeuger arbeitet in der Regel mit einem Inertgas wie N2 oder CO2. Es wäre auch Luft

möglich, allerdings bestünde dann Brandgefahr bei hohen Temperaturen.

Das Vakuumsystem verfügt in der Regel über mehrere Anschlüsse in der Druckkammer, um separate

Vakua aufzubauen bei komplexen oder mehreren Bauteilen.

Prepregs für das FSAE-Chassis Wie anfangs Kapitel erwähnt liegt einer der Vorteile von Prepregs bei der guten Reproduzierbarkeit.

Durch das genaue und stabile Faser-Matrix-Verhältnis können mehrere Bauteile gleicher Qualität her-

gestellt werden. Dies ist vor allem bei Serienbauteilen von grosser Bedeutung. Aber auch für ein FSAE-

Chassis ist dies von Bedeutung, da bei einem geprüften Testmustern, die mechanischen Eigenschaften

auf das Chassis übertragen werden können. Ein weiterer Vorteil ist die einfache Handhabung. Es ist

auch mit wenig Erfahrung möglich, nach Anleitung eine gute Bauteilqualität zu erreichen, während

beim Nasslaminieren die Erfahrung von viel grösserer Bedeutung ist. Bei sauberem Ablegen der Ge-

webe und korrektem Aushärtungsprozess sind die mechanischen Eigenschaften des Bauteils wesent-

lich besser zu prognostizieren, da der Harzgehalt bekannt und homogen ist. Es ist mit anderen Verfah-

ren kaum möglich, eine so hohe Bauteilqualität zu erreichen, was die spezifische Steif- und Festigkeit

anbelangt.

Nachteile von Prepregs und explizit des Autoklav-Verfahrens sind die sehr hohen Kosten. Neben dem

Verfahren, ist auch das Halbzeug rund doppelt so teuer wie das trockene Gewebe.

Preis/m2

Carbon-Gewebe Köper, 462, 245g/m2 CHF 26.901

CF-Prepreg Köper, 462, 245g/m2 CHF 56.052

Quelle: (suter-kunststoffe 2015)

Bei Bestellung: 1von 50m2 (50Lfm auf 100cm-Rolle), 2von 60m2 (50Lfm auf 120cm-Rolle)

Ofen/Out-of-Autoclave Es gibt mittlerweile auch Prepregs, welche nicht im Autoklav ausgehärtet werden müssen. Man nennt

diese entsprechend OoA-Prepregs. Der Vorteil liegt auf der Hand, da der teure Autoklav-Aushärtungs-

prozess entfällt. Allerdings können auch nicht ganz die gleich hohen mechanischen Eigenschaften er-

zielt werden. Die längere Aufheizzeit führt zu einer heterogeneren Temperaturverteilung im Bauteil.

Abbildung 17: Autoklav der Firma OCP Kunststofftechnik in Lyss

Konzeptwahl


Die Porosität bei im Ofen ausgehärteten Bauteilen liegt zwischen 5 und 10%, während im Autoklav

Werte von 1 – 2% erzielt werden können. (Lengsfeld, et al. 2015)

3.3.3 Wickeltechnik

Der Aufbau einer Wickelapparatur gleicht der ei-

ner Drehbank. Ein Kern wird in der Längsachse auf

eine angetriebene Achse aufgebracht. Anschlies-

send wird dieser gedreht und die Fasern werden

auf den Kern aufgewickelt. Der sich drehende

Kern muss deshalb rotationssymmetrisch sein.

Bei einfachen Formen kann der Kern anschliessend herausge-

zogen werden. Axiale Hinterschneidungen sind realisierbar,

wenn der Kern im Endbauteil verbleibt oder ein verlorener

Kern (wird nach einmaliger Verwendung zerstört) eingesetzt

wird.

Die Wickeltechnik wird hauptsächlich für Bauteile mit axial homogen verteilter Belastung genutzt. So

zum Beispiel für Rohre, Masten, Drucktanks und Silos. Auch Raketenbooster wurden schon mit der

Wickeltechnik gefertigt. Beispiele für Fahrzeugchassis konnten jedoch bis zum jetztigen Zeitpunkt nicht

gefunden werden. (Neitzel, Mitschang und Breuer 2014)

Die notwendige Infrastruktur ist teuer, gerade für grosse Bauteile wie ein Chassis. Ausserdem hat man

bei der Geometrieerstellung viele Einschränkungen, welche mit Ablege- und Laminierverfahren we-

sentlich zweckmässiger realisiert werden können.

3.3.4 Infusions-/Injektionsverfahren

Bei einem Infusions-/Injektionsverfahren wird das Harz ins vorgängig in einer Form drapierte trockene

Halbzeug gebracht und im Anschluss ausgehärtet. Man unterscheidet dabei zwischen dem VARI-Ver-

fahren, bei welchem das Harz mit Hilfe eines Vakuums in/durch das Halbzeug gesogen wird (Infusion).

Weiter gibt es das RTM-Verfahren, bei welchem das Harz mit Druck (Injektion) in das in zwei verschlos-

senen Formen vorliegende Halbzeug gepresst wird. Die Kombination beider Techniken wird als VARTM

bezeichnet. Mit einem offenen Werkzeug wie beim FSAE-Chassis kommt das Infusions-Verfahren in

Frage.

Der grosse Vorteil ist, dass das Gewebe ohne Zeitdruck in der

Form drapiert werden kann. Anschliessend wird es mit einer

Folie luftdicht verpackt und das Harz wird mit Hilfe einer Va-

kuumpumpe aus einem Vorratsbehälter durch das Gewebe

gesaugt. Die Investitionskosten sind aus diesem Grund sehr

niedrig. Die Infusionsdauer ist natürlich abhängig von der Bau-

teilgrösse und Geometrie. Bei einer Chassislänge von rund

zwei Metern sind auch mehrere Infusionspunkte denkbar, bei

einer mittleren Dauer von ca. 30 min. Es ist ein Faservolumen-

gehalt von rund 50% erreichbar.

Abbildung 19: Grundformen der im Wickelver-fahren herstellbaren Körper (Neitzel, Mitschang und Breuer 2014)

Abbildung 18: Definition von Umfangs- und Kreuzlagen (Neitzel, Mitschang und Breuer 2014)

Abbildung 20: Vakuum-Infusionsverfahren beim Chassis der KIT (KA-Racing 2015)

Konzeptwahl


Bei sehr grossen oder komplexen Bauteilen sollte die Infusion in mehreren Schritten erfolgen. Bei ei-

nem FSAE-Chassis können in einem ersten Schritt die äussersten Gewebeschichten infundiert werden

und anschliessend der Kern mit Deckschicht. Bei der Infusion von Sandwichstrukturen ist bereits beim

Aufbau auf die Integration von Fliesskanälen zu achten, damit das Harz das Kernmaterial passieren

kann. Durch das Vakuum wird neben dem Harztransport auch noch gleichzeitig das Bauteil durch den

Atmosphärendruck kompaktiert.

3.4 Faserwahl

Obwohl im Titel dieser Arbeit von einem CFK-Monocoque die Rede ist, werden 4 weitere Fasertypen

kurz vorgestellt. Glas-, Kohlenstoff- und Aramid-Fasern gehören zu den verbreitetsten Fasertypen:

Die entscheidenden Unterschiede der Fasern beziehen sich auf die Steifigkeit, die Dichte und den Preis.

Darüber hinaus gibt es noch weitere zu beachtende Faktoren wie die Chemikalienbeständigkeit und

die Schlagfestigkeit. Deshalb gibt es gerade für Anwendungen wie ein Fahrzeugchassis auch Gewebe-

typen, bei welchen zwei Fasertypen gemischt vorkommen. Untenstehende Tabelle zeigt die wichtig-

sten Unterschiede:


E-Modul längs x 103 [N/mm2]

230 – 450 55 – 87 67 – 130 89 – 116 91 – 110

Dichte [g/cm3]

1,71 – 1,9 2,14 - 2,55 1,44 - 1,45 1,54 - 1,56 0,97

Preis [CHF/m2]

24 – 130 5 – 20 22 – 65 43 – 53 11 – 16

Quelle Werkstoffdaten: (Schürmann 2007), Quelle Preise: (suter 2015)

Die Kohlefaser ist klar der Fasertyp mit den herausragendsten mechanischen Eigenschaften, dies aber

auch zum höchsten Preis.

Fertigt man ein mechanisch gleichwertiges Bauteil mit Glasfasern, hat dies wegen der höheren Dichte

ein höheres Endgewicht. Der Preis von Glasfaser-Halbzeug ist jedoch rund fünfmal niedriger.

Die Aramidfaser (unter dem Markennamen Kevlar bekannt), weist eine geringere Dichte als die Kohle-

faser auf, jedoch auch eine erheblich niedrigere Steifigkeit. Die Aramidfaser weist eine bessere Zähig-

keit auf als ihre Mitkonkurrenten und wird bei schlagbeanspruchten Bauteilen deshalb häufig im Ver-

bund mit Kohlefasern eingesetzt. Die Aramidfaser weist ein besseres Steifigkeitsgewicht als die Glas-

faser auf, ist aber auch teurer.

Die Polyethylenfaser (unter dem Markennamen Dyneema bekannt) liegt mit der Steifigkeit zwischen

Glas und Aramid und ist ebenfalls relativ leicht.

Abbildung 21: Rasterelektronenmikroskop (REM)-Aufnahme der gebräuchlichsten Verstär-kungsfasern (Schürmann 2007)

Konzeptwahl


Die Basaltfaser ist eine Faser aus vulkanischem Gestein. Die einzige Naturfaser im Vergleich zeichnet

sich durch eine hohe Temperaturfestigkeit (700°C) und chemische Beständigkeit aus. (Schürmann

2007)

Die Entscheidung des Fasermaterials ist relativ einfach: Falls es finanziert werden kann, kommt die

Kohlefaser für ein Fahrzeug in Frage. Für Bereiche ohne Festigkeitsansprüche oder Verkleidungen mit

nur wenigen Schichten, kann die Glasfaser in Betracht gezogen werden, um Kosten zu sparen. Bei nur

kleinen Mengen dürfte dies keinen grossen Einfluss auf das Endgewicht haben. Aramidfasern kann

man im Verbund für schlagbeanspruchte Stellen in Betracht ziehen.

3.5 Tooling

Unter Tooling ist, im Vergleich zum

Fertigungsverfahren, der formge-

bende Prozess gemeint. Er ist

massgeblich von der Chassis-Geo-

metrie bestimmt und hat auch ei-

nen grossen Zusammenhang mit

dem Fertigungsverfahren. Es wird

grundsätzlich davon ausgegangen,

dass man die hochwertige Oberflä-

che auf der Aussenseite des Chassis will, weshalb das Werkzeug ein Negativ sein muss. Rein technisch

wäre es selbstverständlich möglich, direkt auf eine positive Form zu laminieren/abzulegen, allerdings

wäre die undefinierte Oberfläche dann auf der Aussenseite.

Urform Werkzeug Direkt Werk-

zeug Ohne Form Hilfsrahmen 1-teilig 2-teilig 1-teilig x-teilig

Mögliche Geometrie- Komplexität

hoch hoch mittel hoch mittel niedrig

Ofen/Autoklav möglich

ja ja ja ja ja/begrenzt nein

Arbeitsaufwand mittel hoch mittel hoch niedrig niedrig

Kosten mittel hoch mittel hoch niedrig niedrig

3.5.1 Urform Werkzeug

Bei dieser Variante wird Das Chassis in zwei Schritten abgeformt. Als erstes wird eine Urform erstellt.

Die Urform entspricht dabei Aussengeometrie des Chassis. Anschliessend wird anhand der Urform ein

Werkzeug hergestellt, mit welchem das Chassis abgeformt wird.

Abbildung 22: Tooling-Konturen (Lengsfeld, et al. 2015)

Abbildung 23: Obere Fahrzeughälfte: Links die lackierte Urform, Rechts das Werkzeug (bereits mit der unteren Werkzeughälfte verschraubt)

Konzeptwahl


Urform Die Urform bildet die Aussengeometrie des Chassis exakt ab. Sie kann entweder manuell geformt wer-

den oder mittels CNC gefräst werden. Sowohl manuell, aber um so mehr mit CNC ist das Formen eines

Positivs einfacher, als dies bei einem Negativ der Fall wäre. Gerade Verengungen und Spalten sind nur

mühsam zugänglich und je nach Dimension und Freiheitsgrad der CNC-Fräse gar nicht machbar. Weiter

stellt sich die Frage ob das Chassis mit nur einer Urform herstellbar ist. Dies wiederum hängt von der

Chassis-Geometrie und der Fräse ab und muss im Einzelfall abgeklärt werden. In den meisten Fällen

wird die Urform jedoch als zweiteilige Variante ausgeführt.

Der grosse Vorteil der CNC-Fräse ist natürlich der geringe ma-

nuelle Arbeitsaufwand. Die Oberfläche des Chassis kann als

.stp-Datei direkt aus dem CAD exportiert werden. Je nach Frä-

sentyp kommt anschliessend noch der Programmieraufwand

der Maschine hinzu. Ein weiterer Vorteil ist, dass wichtige Pe-

ripherie-Positionen wie Fahrwerksaufnahmepunkte, Positio-

nen für Inserts und Gurtbefestigungen direkt mit einer Boh-

rung markiert werden können. So können Stifte eingesetzt

und die Positionen auf das Werkzeug übertragen werden, was

den Arbeitsablauf ungemein erleichtert und die Genauigkeit

massgeblich verbessert.

Der Nachteil einer CNC-Fräse sind hohe Kosten, da viele Arbeiten nicht von Studenten ausführbar sind:

Programmieren 8h à CHF 120.- CHF 960.-

Einrichtung/Vorrichtung CNC 4h à CHF 120.- CHF 480.-

Fräse CNC 5-Achs; Zeit inkl. 1 Mann 8h à CHF 120.- CHF 960.-

Reinigung, Kontrolle, Aufräumen 2h à CHF 120.- CHF 240.-

TOTAL CHF 1‘440.-

Quelle: Berner Fachhochschule, Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur

Ausserdem müssen teils teure Fräsblockmaterialien verwendet werden. Die Wahl des Materials für die

Urform hängt von verschiedenen Faktoren ab. Einerseits vom Handling (Gewicht), von den Endeigen-

schaften und vom Preis.

Handling

Die Urform muss zum Laminieren des Werkzeugs bewegt und transportiert werden. Bei Voll-

material kann mit einem Gewicht von rund 500 kg gerechnet werden.

Endeigenschaften

Neben der Fräsbarkeit ist die Oberflächenbeschaffenheit nach dem Fräsen von grosser Bedeu-

tung. Die Fläche sollte sehr hart und dicht sein, damit ein Werkzeug darauf laminiert, ausge-

härtet und wieder entformt werden kann. Bei Ofenaushärtung oder Autoklavverfahren ist

ausserdem die Wärmebeständigkeit, der Wärmeausdehnungskoeffizient und die Druckstabili-

tät von Bedeutung.

Preis

Tooling-Blöcke sind sehr teuer. Mit besserem Material kann dafür meist Nachbearbeitungszeit

eingespart werden. Für das FSAE-Chassis müssen etwa 1,5 m3 für eine Kastenform bzw. 3m3

für Vollmaterial eingeplant werden.

Abbildung 24: 5-Achs-Fräse von OCP Kunststofftechnik in Lyss

Konzeptwahl


Urformmaterial D

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Konzeptwahl


Werkzeug Beim 2-stufigen UrformWerkzeug-Verfahren wird das Werkzeug mit

Hilfe der Urform hergestellt. Die Vorteile dieser Methode liegen in folgen-

den Punkten:

aufwändigere Formen realisierbar dank Fräsen von Positiv statt

Negativ

mehrteiliges Werkzeug möglich

Kohlefaser als Werkzeugmaterial einsetzbar:

+ identische Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Aushär-

tung im Ofen/Autoklav

+ sehr gute mechanische Eigenschaften (Festigkeit)

+ sehr gute Oberflächenbeschaffenheit

+ Werkzeug mehrmals einsetzbar

Für ein FSAE-Chassis ist das Werkzeug im Idealfall zwei- oder mehrteilig. Ein einteiliges Werkzeug wäre

mit einem verlorenen Kern denkbar, allerdings wird dadurch der Laminier/Ablege-Prozess sehr müh-

sam. Ein mehr als zweiteiliges Werkzeug ist dann erforderlich, wenn Hinterschneidungen nicht vermie-

den werden können. So können die einzelnen Werkzeugteile nach der Aushärtung entformt werden.

3.5.2 Direkt Werkzeug

Wenn die Urform eingespart werden will, kann das Werkzeug auch direkt

in einen Toolingblock gefräst werden. Für die Wahl des geeigneten Mate-

rials kann die Tabelle der Urform zu Hilfe genommen werden. Will man das

Chassis aus Prepreg im Autoklav-Verfahren herstellen oder im Ofen aus-

härten, schränkt dies die Wahl ein und erfordert hochwertigeres und damit

auch teureres Material, wie z.B. Epoxy-Tooling-Block. Die Temperatur und

Druckbeständigkeit ist dann von grosser Bedeutung. Ausserdem kann da-

von ausgegangen werden, dass das Werkzeug bereits nach einem ersten

Aushärtungsprozess im Ofen oder Autoklav, massiv geschädigt wird. Bei

einem FSAE-Chassis, der als Prototyp ein Einzelstück ist, dürfte dies jedoch

kein Problem sein. Viel wichtiger ist jedoch die Beachtung des Wärmeaus-

dehnungskoeffizienten. Sind diese beim Werkzeug und beim Bauteil unter-

schiedlich, so muss dies bei der Dimensionierung des Werkzeugs berück-

sichtigt und einkalkuliert werden.

3.5.3 Ohne Form Hilfsrahmen

Wenn man komplett auf ein formgebendes Werkzeug verzichten will, kann

man dies mit der Cut-and-Fold-Technik oder einem Hilfsrahmen realisie-

ren. Die vorgefertigten Panels werden mit dem Hilfsrahmen in Position ge-

bracht um die Kontaktflächen miteinander zu verbinden.

Abbildung 26: Werkzeug aus Tooling-Prepreg

Abbildung 27: Werkzeug-Ne-gativ aus Ureol-Tooling-Block der KIT (KA-Racing 2015)

Abbildung 28: Hilfsrahmen aus Holz bei der Cut-and-Fold-

Technik der Edith Cowan Uni-versity (Ayres 2010)

Konzeptwahl


3.6 Punktlastkonzept

Verbundwerkstoffe mit Kohlefasern haben herausragende mechanische Eigenschaften, was die spezi-

fische Steif- und Festigkeit betrifft. Auf der anderen Seite können Zug und Druckkräfte fast aus-

schliesslich nur in Faserrichtung übertragen werden. Bei einem FSAE-Chassis gibt es jedoch diverse

Stellen, bei welchem hohe Scherkräfte wirken. Bei den Fahrwerksaufnahmen oder Gurtbefestigungen

wirken punktuell hohe Kräfte quer zur Faserrichtung. Für diese Stellen müssen deshalb zusätzliche Lö-

sungen gefunden werden.




Muttern Bleche

Fertigungs-aufwand

sehr hoch hoch hoch niedrig mittel

Einbauauf-wand

hoch sehr hoch mittel hoch hoch

globale Ver-steifung

ja nein nein nein nein

3.6.1 Spanten

Mit Spanten können im Sinne der Integralbauweise vorgefertigte Elemente in die flächigen Sandwich-

strukturen verbaut werden. So können ausgewählte Stellen (z.B. vorderer Überrollbügel und auf Höhe

der Vorderachse) versteift werden. Spanten können aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen

oder ebenfalls aus Kohlefaser gefertigt sein. Die vorgängig gefertigten Spanten werden nach dem La-

minieren der äussersten Gewebelage ins Chassis integriert und fixiert. Zur Fixierung können Klebstoff

und zusätzliche Gewebelagen dienen.

Der Vorteil dieser Methode ist, dass man maximale Steifigkeit

dort erreicht, wo man die Spanten einsetzt und die Kräfte sich

intern im Spant ausgleichen, da der Spant eine geschlossene

Form/Kreis bildet. Ausserdem kann mit der Integralbauweise

der Fertigungsprozess vereinfacht werden. Mit Spanten kön-

nen gleich zwei Ziele abgedeckt werden: Einerseits die globale

Verstärkung des Chassis und andererseits die Verteilung der

Punktlasten auf eine grosse Oberfläche.

Der Nachteil kann das höhere Gewicht sein, je nach verwen-

detem Material. Ausserdem muss die Fertigungsgenauigkeit

des Spants sehr hoch sein, um passgenau ins Chassis einge-

setzt werden zu können. Bei Spanten aus Kohlefasern müssen

dafür eigens Werkzeuge gefertigt werden.

Abbildung 29: Die untere Hälfte eines F1-Mo-nocoques verstärkt mit Spanten (F1Technical 2004)

Konzeptwahl


3.6.2 Inserts einlaminiert

Mit Inserts werden Punktlasten effektiv neutralisiert, indem diese durch

ein zusätzliches Bauteil auf eine grössere Oberfläche verteilt werden. Zu-

sätlich wird ein druckschwacher Kern des Sandwichaufbau’s lokal ver-

stärkt. Die Positionierung der Inserts während dem Fertigungsprozess,

kann mittels Verstiftungen oder Gewindehülsen im Werkzeug realisiert

werden. Die Inserts werden nach der äussersten Gewebelage, an den ge-

frästen oder manuell abgemessenen Positionen auf dem Werkzeug justiert

und mit Klebstoff und zusätzlichen Gewebelagen fixiert.

Der grosse Vorteil der Inserts ist, dass diese in diversen Formen individuell

gefertigt werden können. So können einerseits sehr aufwendige, passge-

naue Teile gefertigt werden, andererseits kann das Chassis auch so ausge-

legt werden, dass baugleiche Inserts an verschiedenen Stelle eingesetzt

werden können, womit wiederum Kosten eingespart werden.

Als Nachteil ist der hohe Fertigungsaufwand zu nennen. Ausserdem wird

durch die Inserts das Chassis nicht global verstärkt, sondern lediglich die

Punktlasten neutralisiert.

3.6.3 Inserts nachträglich

Inserts können auch nachträglich verbaut werden. Das fertig ausgehärtete Chassis wird nach dem Aus-

härten an den entsprechenden Stellen aufgebohrt bzw. ausgefräst. Anschliessend wird das Bauteil ver-

klebt und gegebenenfalls mit zusätzlichen Gewebelagen laminiert.

Der Vorteil ist, dass der Fertigungsaufwand ohne einlaminierte Inserts stark vereinfacht wird.

Der Nachteil ist, dass die Fasern bei nachträglichen spanenden Arbeiten zerstört werden, was zu Steif-

und Festigkeitseinbussen führt. Zusätzlich ist die nachträgliche Positionierung wesentlich aufwändiger.

3.6.4 Composite-Schrauben/Muttern

Anstelle von individuell gefertigten Insert-Bauteilen kann auf bereits exi-

stierende Produkte zurückgegriffen werden. Der Einlaminierprozess funk-

tioniert dabei gleich wie bei den Inserts.

Der Vorteil sind die massiv tieferen Kosten.

Der Nachteil ist, dass die Anforderungen mit existierenden Produkten un-

ter Umständen nicht abgedeckt werden können und die Geometriefreiheit

des Chassis einschränken.

Abbildung 30: Insert bei der Fertigung zwischen Alu-Ho-neycomb verklebt.

Abbildung 31: Composite-Schraube/Mutter für ca. CHF 1.- (suter 2015)

Fertigungssverfahren


4 Fertigungssverfahren

Die in der Konzeptwahl beschriebenen Fertigungsverfahren bestimmen das FSAE-Chassis bezüglich Op-

tik, Gewicht, Steifigkeit, Festigkeit und Robustheit. Je nach Wahl des Halbzeugs kommen nur be-

stimmte Fertigungsverfahren und umgekehrt in Frage. Um die Fertigungsverfahren im allgemeinen zu

studieren findet man diverse Fachliteratur. Im Anhang findet man einen Überblick von swiss-compo-

site. Ich werde im nächsten Abschnitt auf zwei für ein FSAE-Chassis in Frage kommende Fertigungsver-

fahren eingehen.

Wie bereits erläutert, ist der Fertigungsprozess bei FVW im Vergleich zu metallischen viel massgeben-

der an der Endqualität des Bauteils beteiligt. Die verschiedenen Möglichkeiten wurden in den Grunds-

ätzen bereits im Kapitel 3 Konzeptwahl behandelt.

Zu Beginn dieses Projekts gibt es verschieden Unklarheiten:

Wie ist das Handling von Kohlenfasermaterialien?

Welche Arbeiten sind von Studenten ausführbar? / Wo braucht es Spezialisten?

Welche Schutzmassnahmen müssen getroffen werden?

Welche Infrastruktur wird benötigt? (Räumlichkeiten, Maschinen, Hilfsstoffe)

Solche Fragen sind nur unbefriedigend in der Theorie zu beantworten. Aus diesem Grund wurde ein

praktischer Versuch durchgeführt. Mit folgenden Zielen:

Beantwortung praxisrelevanter Fragen bezüglich Handling und Schwierigkeiten

Beantwortung der Grundsatzfrage „Nasslaminat oder Prepreg?“

Einen ersten Anhaltspunkt für einen möglichen Aufbau für das Chassis erarbeiten

Erstellung eines ersten Test-Panels, so wie es von der SAE gefordert wird

Mit OCP in Lyss wurden zwei Sandwichpanels im vorgeschriebenen Format 500 x 275 mm hergestellt.

Die Dimension kommt aus dem SAE-Reglement. Im nachfolgenden Abschnitt werden die einzelnen

Schritte dokumentiert und miteinander verglichen.



4.1 Nasslaminat und Prepreg im Praxis-Vergleich

Es wurde versucht, zwei vergleichbare Panels in den unterschiedlichen Fertigungsverfahren herzustel-

len. Die Köper-Gewebe des Nasslaminat und Prepregs haben nicht genau identische Flächengewichte.

Die Summe aller Lagen im Panel ist mit 0.5% Unterschied jedoch beinahe identisch.

Nas

slam

inat

Abbildung 32: Lagenaufbau Nasslaminat

Prep

reg

Abbildung 33: Lagenaufbau Prepreg

Werkstoffdatenblätter im Anhang.



Das Gewebe kommt in der Regel auf Rollen zu 60 Meter. Es gibt Rollen bis 200m. Gängige Rollenbreiten sind zwischen 900 und 1500 mm. (Lengsfeld, et al. 2015) Es wurde mit dem Cutter und Lineal auf die gewünschte Dimension zugeschnitten. Wichtig ist die Beachtung der Faserausrichtung, je nachdem, in welchem Winkel, das Gewebe anschliessend im Bauteil ausgerichtet sein soll. Das Gewebe ist 0°/90° aufgerollt.

N

assl

amin

at

Das trockene Gewebe kann bei Raum-temperatur gelagert werden. Es lässt sich gut abrollen, ist jedoch etwas schwierig zu drapieren, vorallem bei etwas weniger steifen Webstilen.

Das Prepreg-Gewebe ist zwischen zwei Trenn-/Trägerfolien aufgerollt und wird bei -18°C gelagert. Es ist zwischen 6 und 18 Monaten lagerfähig, bei Raum-temparatur bis zu 60 Tagen (Outlife-Time).

Prep

reg

Nachdem eine Prepregrolle aus dem Kühler geholt wird, muss diese zuerst auftauen, um sie verarbeiten zu können. Dies kann mehrere Stunden dauern. Wichtig ist, dass das Gewebe zum Verarbeitungszeitpunkt keine Kondens-feuchtigkeit mehr aufweist. Dies gilt auch für das Zurücklegen in den Kühler, um die Bildung von Eiskristallen zu vermeiden. Entweder also unmittelbar nach dem Herausnehmen wieder einfrieren oder vollständig auftauen.

Während das Prepreg einfach mit mit einem Cutter zugeschnitten werden kann, ist das trockene Gewebe etwas labiler. Eine scharfe Klinge ist aber so oder so notwendig.

Für einen geraden Schnitt und um möglichst wenig Fasern in 0°/90°-Ausrichtung zu zertrennen, kann ein Faden zur visuellen Hilfe herausgezogen werden. Mit einem Klebespray kann eine feine Klebeschicht auf das Gewebe gesprüht werden. Das gibt Stabilität und verhindert das Ausfransen und Auseinanderfallen des Gewebes.

Das Prepreg-Gewebe hat unten und oben eine Trennfolie. Dies gibt zusätzliche Stabilität beim Zuschneiden und erleichtert das Handling. Je nach Gewebestärke braucht es jedoch etwas mehr Kraft als beim trockenen Gewebe.



Nachdem die Glasplatte mit einem Trennmittel eingerieben wurde, werden die einzelnen Gewebelagen, beginnend bei der äussersten, Schicht für Schicht abgelegt. Bei einem komplexeren Bauteil, ist es ratsam, ein Plybook zu führen, in welchem dokumentiert wird, in welchem Bereich, welches Gewebe mit welcher Faserausrichtung abgeglegt wurde.

N

assl

amin

at

Das Harz wird mit dem Härter gemischt. Sehr wichtig ist dabei das richtige Misch-verhältnis. Anschliessend kommt eine erste Schicht auf die Glasplatte. Zwischen jede Gewebelage wird immer eine Schicht Harz aufgetragen und mit dem Roller verteilt. Mit einem Entlüftungs-roller wird die Luft unter dem Gewebe herausgedrückt um ein möglichst falten-freies Bauteil zu erhalten.

Das Prepreg-Gewebe wird von den bei-den Trägerfolien abgezogen und abge-legt. Für die ersten 5 Gewebelagen kon-nte eine Stärke von 2,00 mm gemessen werden.

Prep

reg

Als Richtwert gilt das Gewichtsverhältnis von Harz zu Gewebe von etwa 1:1. Als Indiz für eine gute Sättigung dient die Gewebefarbe. Es wird dünkler/glänzt, wenn es Harz aufsaugt.

Bevor der Wabenkern positioniert wird, kommt beim Prepreg eine Klebstofffolie auf die ersten 5 Gewebelagen. Damit soll der Kern schubfest mit den Decklagen verbunden werden.



Der 10mm hohe Aramid-Wabenkern wurde an den Kanten ca. 45° angefast. So kann das Gewebe im Anschluss bündig und faltenfrei über den Kern abgelegt werden. Ausserdem wird damit verhindert, dass durch das Vakuum bzw. Autoklav-Druck, der Kern durch stirnseitige Belastung beschädigt wird.

Durch das Harz auf dem Gewebe kann der Kern gut positioniert und fixiert werden. Die angefaste Kante des Wabenkerns ist oben.

Beim Prepreg kommt der Kern auf die Klebstoffschicht und wird mit einer weiteren gedeckt. Die Ecken können für ein faltenfreies Laminat eingeschnitten werden.

N

assl

amin

at

Prep

reg

Die oberen 5 Gewebeschichten werden auf einer separaten Plastikfolie laminiert, um sie anschliessend auf die mit dem Kern gedeckten ersten 5 Gewebeschich-ten zu stürzen.



Die Glasplatte ist rund um das Panel mit Harz verschmiert und sollte zur anschlies-senden luftdichten Verschliessung gerei-nigt werden. Lose Kohlefasern können ebenfalls entfernt werden. Einzelne Fransen, die jetzt auf dem Gewebe liegenbleiben, wären nach dem Aushär-ten auf der Oberfläche sichtbar, was jedoch für die strukturelle Bauteilqualität nicht relevant ist.

Die Glasplatte des Prepregs ist absolut sauber und es kann ohne Zwischenschritt direkt weitergeabeitet werden.

N

assl

amin

at

Prep

reg

Es folgt eine Trennfolie (rot). Es trennt das klebrige Laminat vom Rest. Optional wäre ein Abreissgewebe, das eine definierte Oberflächenbeschaffenheit nach dem Aushärten erzielt.

Darüber kommt eine Lochfolie/ Perforierter Trennfilm. Dessen Lochgrad bestimmt, wieviel Harz aus dem Laminat entweichen kann.

Zuletzt kommt das Vliess/der Bleeder darüber. Er sorgt für ein gleichmässiges Vakuum auf dem Bauteil und nimmt das überschüssige Harz auf.

Abbildung 34: Vakuumverfahren (suter 2015)



Um ein möglichst faltenfreies Bauteil zu erhalten, wird dieses luftdicht verpackt. Je nach Anwendung gibt es verschieden Möglichkeiten. Anschliessend wird die Vakuumpumpe angeschlossen und die Dichtheit überprüft. Das schwarze Schaufelrädchen dient zur visuellen Dichtheitskontrolle.

Das Nasslaminat wird mit einer Folie gedeckt und mit Dichtband verschlossen.

Das Prepreg wird samt Glasplatte in einen Folienschlauch gelegt. Es wird beidseitig verschweisst.

N

assl

amin

at

Prep

reg

Der Aushärteprozess wird massgebend vom Harz und Härter bestimmt. Es gibt Harzsysteme, welche bei Raumtemperatur zwischen 12 und bis zu 72h aushärten. Andere werden durch Wärme (Tempern) innert weniger Stunden ausgehärtet. Prepregs erfordern in der Regel Druck zum faltenfreien Aushärten. Es gibt jedoch auch OoA(Out-of-Autoklav)-Prepregs welche drucklos ausgehärtet werden können. Der Druck und die Temperatur richten sich nach den Herstellerangaben, bzw. dem Bauteilaufbau und der Geometrie. Ein weicher/fragiler Wabenkern hält hohen Drücken nicht stand.

Das Nasslaminat wird bei 75 Grad während 4h ausgehärtet.

Das Prepreg-Laminat wird anschliessend im Autoklav innert 1h auf 110 Grad erwärmt und anschliessend während 5h bei 2bar ausgehärtet.



Nach dem Aushärten wird das Bauteil entformt. Die Folien lassen sich abreissen und das Bauteil kann dank dem zu Beginn angewendeten Trennmittel mit Klopfen von der Scheibe gelöst werden. Die Gewebestärke kann an den überstehenden Rändern gemessen werden.

N

assl

amin

at

Prep

reg

4x 245 g/m2 + 6x 600 g/m2 = 4580 g/m2

Totale Gewebestärke: 5,82 mm

4x 204 g/m2 + 6x 630 g/m2 = 4596 g/m2

+ Klebstoff 2x 300 g/m2 = 5196 g/m2

Totale Gewebestärke: 4,04 mm

Das Prepreg-Panel ist dünner als das Nasslaminat, obwohl der Gewebeanteil nur geringfügig höher und zwei Klebstoffschichten einlaminiert wurden. Dies ist auf den Autoklav-Druck von 2 bar beim Aushärten zurückzuführen.

Nach dem Zuschneiden auf das Nennmass 500 x 275 ist der Aramidkern sichtbar.



Gewicht: 965,0 g

Stärke: 14,17 mm

Länge: 487 mm

Breite: 272 mm

Gewicht: 1149,0 g

Stärke: 14,00 mm

Länge: 487 mm

Breite: 272 mm

Fazit Durch die Herstellung zweier identischer Panels in den unterschiedlichen Fertigungsverfahren, konn-

ten die Eigenheiten, Vor- und Nachteile miteinander verglichen werden. Der Festigkeitsvergleich folgt

im Abschnitt „Prüfung der CFK-Panels“. Die untenstehende Tabelle vergleicht die einzelnen Fertigungs-

stufen:

Vorbereitung N

assl

amin

at 15 min

Glasplatte/Form vorbereiten

Trennmittel anwenden

Harzsystem anmischen (5 min)

10 min (+ ca. 4h)

Glasplatte/Form vorbereiten

Trennmittel anwenden

Prepreg auftauen (ca. 4 h)

Prep

reg Zuschnitt

15 min

Klebspray hilfreich

Leicht zu schneiden

Schwierig auszusrichten

15 min

Etwas mehr Druck beim Schneiden nötig

Einfach auszurichten dank Trägerfolie



Laminieren/Ablegen

45 min

gut alleine ablegbar

Richtige Harz-Dosierung notwendig

Luft muss mit Entlüftungsroller rausgedrückt werden

Gewebe braucht etwas Zeit, um Harz aufzusaugen

Topfzeit des Harzsystems bestimmt die Verarbeitungszeit (muss deshalb speditiv vorangehen)

15 min

Einfach aber wegen Tack zu zweit besser ablegbar

Aushärten

Nas

slam

inat

4h

Bei Raumtemperatur möglich (24h)

Um keinen Stress zu haben, wurde hier ein langsamer Härter gewählt, weshalb die Aushärtung im Ofen nötig war

6h

Autoklav notwendig Prep

reg

Materialkosten CFK:

(Preis/m2 ganze Rolle (suter 2015) (Global Tool Trading AG 2015))

CFK 245g/m2

CFK 600g/m2

CHF 26.10

CHF 23.75

CFK-Prepreg 245g/m2

CFK-Prepreg 600g/m2

CHF 56.05

CHF 75.05

Hält man die beiden fertigen Panels in der Hand wird klar, dass mit beiden Verfahren sehr gute Resultate erzielt werden können. Eine hohe Oberflächengüte konnte beim Prepreg durch den Autoklaven und das Vakuum erwartet werden. Beim Nasslaminat wurde durch das Vakuum eine ebenbürtige Oberflächengüte erreicht. Im Gewicht übersteigt das Prepreg das Nasslaminat um 19 %, obwohl das Prepreg ein nur 0,5 % höheres Gewebe-Flächengewicht aufweist. Beim Prepreg kommen noch 2 Klebefilme à je 300 g/m2 hinzu, womit die Flächengewichtsdifferenz auf 13 % ansteigt.



4.2 Panel-Fertigung in Bezug zum FSAE-Chassis

Die Fertigung der zwei flachen Panels war sehr aufschlussreich und es konnte ein nützlicher Vergleich

durchgeführt werden. Der Abschnitt 4.1 soll auch dazu dienen, einen Eindruck der Verfahren zu erhal-

ten, falls man keine Möglichkeit hat, selbst einen Praxisversuch durchzuführen. Nun geht es darum,

die gewonnenen Erkenntnisse der flachen Bauteile auf das komplexe FSAE-Chassis zu übertragen.

Grösse Die Grösse ist mit einer ungefähren Bauteiloberfläche von 3m2 im Vergleich zum 0,1375m2-Panel rund

20-mal grösser. Dies ist für die Laminierzeit von grosser Bedeutung. Beim Nasslaminat kann ein Harzsy-

stem mit entsprechend längerer Aushärtezeit gewählt werden, oder es muss in mehreren Schritten

laminiert werden. Auch beim Prepreg darf die zwar deutlich längere Outlife-Time nicht überschritten

werden.

Geometrie Bei einem FSAE-Chassis ist die Geometrie natürlich wesentlich komplexer, als bei einem flachen Panel.

Je nach Webart und Gewebestärke ist es nicht möglich, beliebig kleine Radien faltenfrei zu laminieren.

Ein um so grösseres Gewicht erhält diese Eigenschaft, wenn Sandwichstrukturen realisiert werden wol-

len. Grundsätzlich sollte dies bereits bei der Erstellung der Chassis-Geometrie berücksichtigt werden.

Bei kleinen Radien empfiehlt es sich, vorgängig ein Geometrie-Muster anzufertigen, um sicherzustel-

len, dass die Fertigung machbar ist.

Materialwahl Da es im Gegensatz zu Stahl bei FVW sehr schwierig ist, eine Vorhersage über die Fest- und Steifigkeit

zu machen, wäre es ratsam, sich eine Datenbank mit verschiedenen Faser- und Kernkombinationen zu

erstellen. Die Werkstoffe der Panels wurden auf Basis von externen Erfahrungen gewählt. Im nächsten

Abschnitt werden die Panels geprüft, um eine numerische Bewertung der mechanischen Eigenschaften

Panels zu erhalten.



4.3 Prüfung der CFK-Panels

Mit der Prüfung der CFK-Panels konnten gleich mehrere Ziele auf einen Schlag erreicht werden: Erstens

der Vergleich der Panels untereinander, um herauszufinden, ob es einen Qualitätsunterschied zwi-

schen dem günstigeren Nasslaminat und dem teureren Prepreg gibt. Zweitens um einen ersten An-

haltspunkt für die Dimensionierung des FVW-Aufbaus im FSAE-Chassis zu finden. Zusätzlich konnten

mit dieser Prüfung die in den Alternative Frame Rules vorgeschriebenen Prüfbedingungen für Mono-

coque-Chassis erstmals umgesetzt und getestet werden.

4.3.1 Prüfbedingungen

Beim Bau eines Monocoque-Chassis muss bewiesen werden, dass die Struktur die gleichen sicherheits-

relevanten Eigenschaften aufweist, wie ein Gitterrohrrahmen aus Standardmaterial (Baseline Steel)

(SAE 2015). Die Äquivalenz des CFK-Panels soll für die Knickung, die Biegefestigkeit, die Bruchfestigkeit

und die absorbierte Energie bewiesen werden. Getestet wird mittels 3-Punkt-Biegeversuch, ausgewer-

tet wurde die Biegefestigkeit.

Panel-Dimensionen 275 mm x 500 mm

(Vorgeschrieben ist eine Panelbreite von

500 mm, jedoch nicht der Abstand der Auf-

lager.)

Der Biegestempel muss einen Radius von

50 mm aufweisen.

Gemessen werden Kraft und Auslenkung.

Damit kann auch die Knickung und die ab-

sorbierte Energie errechnet werden.

Parallel dazu müssen 2 Stahlrohre geprüft

werden, für welche die Äquivalenz bewie-

sen werden soll. Je nach Position im Fahr-

zeug-Chassis, schreibt das Reglement die

Anzahl und die Dimension der Rohre vor, für

welche die Äquivalenz bewiesen werden muss.

Abbildung 35: Prüfvorrichtung nach SAE-Reglement (SAE 2015)

Abbildung 36: Die Auflager und der Biegestempel wurden wegen den aussergewöhnlichen Abmessungen aus einem Aluminiumrundprofil herge-stellt. Es wurde eine Fläche gefräst und Gewinde für die Fixierung in der Prüfmaschine geschnitten.

Abbildung 37: Die Zwick/Roell-Prüfma-schine der BFH hat einen vertikal ver-

schiebbaren Tisch unten und einen fe-sten Kraftmesser oben. Die Auflager

haben einen Abstand von 400 mm.



4.3.2 Prüfwerkstücke und Erwartungen

Getestet wurden die beiden CFK-Panels und zwei 25mm-Baustahlrohre mit 2,0 und 2,5 mm Wand-

stärke. Vorgängig wurde ein stark vereinfachtes Modell erstellt, um eine grobe Prognose für die Kraft-

messung und die Auslenkung zu erhalten. Es ging auch darum abzuschätzen, ob das Prüfgerät in der

Lage ist, die Werkstücke zu testen. Zuerst wurde das Widerstandsmoment des Prüfwerkstücks anhand

der Abmessungen. Anschliessend wurden das maximale Biegemoment und daraus die maximale Kraft

im 3-Punkt-Biegeversuch errechnet. Diese Werte wurden mit dem FE-Modell in Siemens NX verglichen.

Widerstandsmoment Panel Rohr

𝑊 =𝐵 ∙ (𝐻3 − ℎ3)

6 ∙ 𝐻

Diese Formel ist eine Annäherung abgeleitet vom Rechteckhohlprofil, wenn angenommen wird, dass das Widerstandsmoment einzig durch die 100% schubfest verbundenen Deck-schichten zustande kommt. (Schwarzenbach 2014)

𝑊 =𝜋

32∙

𝐷4 − 𝑑4

𝐷

WNasslaminat = 5‘647 mm3 WPrepreg = 5‘903 mm3 W25 x 2,0 = 770 mm3 W25 x 2,5 = 906 mm3

Flächenträgheitsmoment Panel Rohr

𝐼 =𝐵 ∙ (𝐻3 − ℎ3)

12 𝐼 =

𝜋

64∙ (𝐷4 − 𝑑4)

INasslaminat = 39‘531 mm4 IPrepreg = 45‘016 mm4 I25 x 2,0 = 9‘626 mm4 I25 x 2,5 = 11‘321 mm4

Werkstofffestigkeit/Biegespannung Panel Rohr

𝑅𝑒 = 950 − 1100 𝑁/𝑚𝑚2

UD-Gewebe. Werte sind abhängig vom Kette-Schuss-Verhältnis.

𝑅𝑒 = 560 − 650 𝑁/𝑚𝑚2

Bidirektionale Gewebe (Kette und Schuss sind gleich) Die höheren Werte werden von Köper- und Atlasgeweben bei optimaler Laminatsqualität er-reicht. (suter 2015)

Rp,0,2 = 350 N/mm2

E235 + C (EN10305-1) (Brütsch-Rüegger 2015)

Bei 0°/90°-Ausrichtung könnte man den „worst-case-Wert“ (560 N/mm2) annehmen. 2/5 der Lagen sind jedoch 45°/45° ausgerichtet.



Es wurde folgendes Modell erstellt:

Somit haben wir 2x 600/630 g Gewebelagen, welche nur einen Anteil von 1

√2 übertragen können.

Dank dem Epoxyd-Harz können Zugkräfte auch quer zur Faserrichtung übertragen werden. Das Harz kann ausserdem als homogen beschrieben werden.

𝑅𝑒 = 70 − 90 𝑁/𝑚𝑚2

Als Annäherung wurde der geringe-Zugfestigkeits-Anteil des Epoxyd-Harzes für die Ausrichtung vernachlässigt.

Überträgt man diese Theorie auf das Nasslaminat-Panel erhält man:

𝑅𝑒 =245 ∙ 560 + 600 ∙ 396 + 600 ∙ 560 + 600 ∙ 396 + 245 ∙ 560

245 + 600 + 600 + 600 + 245

Beim Prepreg entsprechend:

𝑅𝑒 =204 ∙ 560 + 630 ∙ 396 + 630 ∙ 560 + 630 ∙ 396 + 204 ∙ 560

204 + 630 + 630 + 630 + 204

Nasslaminat Prepreg Stahl

𝑅𝑒 = 474𝑁/𝑚𝑚2 𝑅𝑒 = 470𝑁/𝑚𝑚2 𝑅𝑝,0,2 = 350𝑁/𝑚𝑚2

Biegemoment 𝑀𝐵 = 𝜎𝐵 ∙ 𝑊

Panel Rohr

MB,Nasslam. = 2‘654‘202 Nmm

MB,Prepreg = 2‘938‘520 Nmm

MB,25 x 2,0 = 269‘589 Nmm

MB,25 x 2,5 = 316‘982 Nmm



Stempelkraft

𝐹 =𝑀𝐵 ∙ 4

𝑙

Panel Rohr

Fmax,Nasslam. = 26,54 kN Fmax,Prepreg = 29,39 kN Fmax, 25 x 2,0 = 2,70 kN Fmax, 25 x 2,5 = 3,17 kN

E-Modul Panel Rohr

88‘000 kN/mm2

Für dieses Modell des Panels wurden die Angaben des E-Moduls des Gewebes genommen. Dies entspricht nicht dem E-Modul der einzelnen Kohlenstofffaser. Der Kern wurde nicht berücksichtigt. Das Flächenträgheits-moment bezieht sich ebenfalls nur auf die CFK-Deckschichten.

Quelle: (suter 2015)

210‘000 kN/mm2

Durchbiegung

𝑥𝑚𝑎𝑥 =−𝐹∙𝑙3

48∙𝐸∙𝐼 bei F = 2kN

Panel Rohr

xmax,Nasslam. = -0,77 mm xmax,Prepreg = -0,67 mm xmax, 25 x 2,0 = -1,32 mm xmax, 25 x 2,5 = -1,12 mm

Diskussion Während die Berechnung eines Stahlrohrs bereits gut dokumentiert ist und durch den homogenen

Werkstoff einfach nachzuvollziehen ist, bleibt die Genauigkeit beim CFK-Panel fragwürdig. Es wurden

viele Vereinfachungen und Annahmen gemacht, indem der Kern als 100%-schubfest angenommen

wurde und ein genereller Wert für die Festigkeit der Kohlenfasern beim gewählten Webstil gewählt

wurde. Selbstverständlich gibt es sehr viel genauere Methoden, um die mechanischen Eigenschaften

des Panels zu bestimmen. Da jedoch eine grobe Prognose und nicht ein exaktes Rechenmodell gesucht

wurde, rechtfertigt dies die Vereinfachungen.

Die Prognose zeigt, dass die CFK-Panels steifer und um ein vielfaches fester als die zu vergleichenden

Baustahlrohre sein sollten. Allerdings nur, falls die Schubkräfte zu 100% übertragen werden können.



4.3.3 FE-Modell Prüfstücke

Um einen zweiten Anhaltspunkt für die zu erwartenden Kräfte zu erhalten, wurde ein einfaches FE-

Modell der Prüfstücke erstellt. Es wurde ein 3-Punkt-Biegeversuch gerechnet und die Kraft für die ma-

ximale Biegespannung herausgelesen. Für das Rohr wurde mit einem 2D-Gitter gearbeitet. Für das

Panel wurde ein 2D-Gitter für die Deckschichten und ein 3D-Gitter für den Kern verwendet. (Schuler

2015)

Panel Rohr

Nasslaminat 25 x 2,0

Abbildung 38: von-Mises Spannung in der Deckschicht beim FE-Modells des Nasslaminat

Abbildung 39: von-Mises Spannung des FE-Modells des 25 x 2,0-Stahlrohr

Stempelkraft Fmax = 26,41 kN Stempelkraft Fmax = 2,72 kN

Max. Auslenkung x = 2.00 mm

Prepreg 25 x 2,5

Abbildung 40: von-Mises Spannung in der Deckschicht beim FE-Modells des Prepreg

Abbildung 41: Auslenkung des FE-Modells des 25 x 2,5-Stahlrohr


Max. Auslenkung x = 1,975 mm



4.3.4 Prüfresultate der Werkstücke

Übersicht Panel Rohr


Abbildung 42: Nasslaminat-CFK-Panel im 3-Punkt-Biege-versuch

Abbildung 43: E235 Rohr 25 x 2,0


Prepreg 25 x 2,5

Abbildung 44: Der Kern des Prepreg-CFK-Panels wurde im Zentrum zerrissen

Abbildung 45: E235 + C 25 x 2,5


Diskussion Die Prüfung der CFK-Panels zeigte, dass die Realität weit weg vom berechneten Modell liegt. Die ge-

messenen Werte der CFK-Panels liegen um den Faktor 5 unter der errechneten Kraft. Die Annahme

eines 100% schubfesten Kerns war völlig falsch. Es zeigte sich, dass der Kern nach einer Auslenkung

von 7mm zu versagen begann. Beim Nasslaminat löste sich der Kern an der Kontaktfläche zum CFK-

Gewebe. Beim Prepreg zerriss der Kern im Zentrum. Beide Panels zeigten in einem Auslenkungsbereich

zwischen 7 und 60 mm ein plastisches Verformungsverhalten. Danach wurde der Test abgebrochen.

Die Deckschichten konnten nicht bis zum Versagen getestet werden. Nach den 60mm Auslenkung ver-

formten sich die Panels nicht 100% symmetrisch und die Prüfmaschine erfuhr eine zu hohe Scherkraft-

belastung und drohte, beschädigt zu werden.



Biegekraft-Auslenkungs-Diagramm

Vollständiges Prüfprotokoll im Anhang.

Im Diagramm ist ersichtlich, dass sich das Nasslaminat bis ca. 2kN und das Prepreg bis ca. 4kN li-

near/elastisch verhalten haben. Mittels Trendlinie wurde der Übergang zum plastischen Bereich her-

ausgelesen.

Panel Rohr



xmax bei 2 kN = -3,24 mm

max. Stempelkraft elastisch

Fmax, elas = 2,57 kN

xmax,elas = 4,21 mm

xmax bei 2 kN = -1,47 mm



xmax,elas = 2,41 mm

Prepreg 25 x 2,5


xmax bei 2 kN = -3,05 mm xmax bei 2 kN = -1,26 mm



xmax,elas = 6,39 mm



xmax,elas = 3,82 mm

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Stem

pel

kraf

t [N

]

Auslenkung [mm]

Nasslaminat-Panel Prepreg-Panel 25 x 2,0 25 x 2,5



Maximale elastische Biegespannung Das zuvor erstellte Modell wurde im linear/elastischen Bereich mit den Messungen verglichen:

𝑀𝐵 =𝐹 ∙ 𝑙

4

𝜎𝐵 =𝑀𝐵

𝑊

Panel Rohr

Mes

sun

g

𝜎𝐵,𝑁𝑎𝑠𝑠𝑙𝑎𝑚. =

45,51𝑁/𝑚𝑚2

𝜎𝐵,𝑃𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑔 =

65,10𝑁/𝑚𝑚2

𝜎𝐵,25𝑥2,0 =

415,45 𝑁/𝑚𝑚2

𝜎𝐵,25𝑥2,5 =

632,69𝑁/𝑚𝑚2

Rec

hn

un

g

𝜎𝐵,𝑁𝑎𝑠𝑠𝑙𝑎𝑚. =

474 𝑁/𝑚𝑚2

𝜎𝐵,𝑃𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑔 =

470 𝑁/𝑚𝑚2

𝜎𝐵,25𝑥2,0 =

350 𝑁/𝑚𝑚2

𝜎𝐵,25𝑥2,5 =

350 𝑁/𝑚𝑚2

4.3.5 Diskussion der Prüfung der CFK-Panels

Nasslaminat Die gemessene und zurückgerechnete Spannung in den Deckschichten ist rund 10 x tiefer als die er-

rechnete. Dies lässt sich gut mit den Beobachtungen vereinbaren. Der Kern konnte den Schubkräften

nicht standhalten und die Sandwichstruktur funktionierte nicht mehr. Die Kontaktfläche zwischen Kern

und Deckschichten ist ausgerissen, dies konnte auch auf den Aufnahmen beobachtet werden.

Prepreg Die gemessene und zurückgerechnete Spannung in den Deckschichten ist rund 7 x tiefer als die errech-

nete. Auch hier konnte der Kern die Schubkräfte nicht aufnehmen. Der Unterschied zum Nasslaminat

ist, dass die Kontaktfläche beim Prepreg standgehalten hat. Es ist davon auszugehen, dass die zusätz-

liche Klebschicht und der Autoklavdruck zu einer besseren Verbindung zwischen Kern und Deckschicht

geführt haben. Der Kern des Prepreg-Panels ist im Zentrum zerrissen.

Bei beiden Panels konnten die Kohlefasern nicht ihr volles Potential ausnutzen. Der Kern hat versagt,

bevor die maximale Zugspannung in den Kohlefasern erreicht wurde. Folge dessen muss entweder ein

schubfesteres Material für den Kern gefunden werden oder das Panel durch zusätzliche Massnahmen

verstärkt werden. Falls die Gesamtbiegefestigkeit des Panels ausreichend sein sollte, können die Deck-

schichten wesentlich kleiner dimensioniert werden.

Äquivalenz zum Stahlrohr Das Reglement fordert die Äquivalenz des Panels gegenüber dem Stahlrohr. Der Test hat gezeigt, dass

Baustahlrohre in der Regel wesentlich fester sind, als ihre angegebenen Mindestwerte. Aus diesem

Grund wäre es für den Äquivalenztest von Vorteil, wenn man Rohre mit den Minimalanforderungen

verwenden kann.



Analyse der Deckschichten Die Deckschichten sind für diese Kernkonfiguration beim Nasslaminat um den Faktor 10, beim Prepreg

um den Faktor 7 überdimensioniert.

Nasslaminat Prepreg

Ist 𝜎𝐵−𝐼𝑠𝑡,𝑁𝑎𝑠𝑠𝑙𝑎𝑚. =

45,51𝑁/𝑚𝑚2

𝜎𝐵−𝐼𝑠𝑡,𝑃𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑔 =

65,10𝑁/𝑚𝑚2

Soll 𝜎𝐵−𝑆𝑜𝑙𝑙,𝑁𝑎𝑠𝑠𝑙𝑎𝑚. =

474 𝑁/𝑚𝑚2

𝜎𝐵−𝑆𝑜𝑙𝑙,𝑃𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑔 =

470 𝑁/𝑚𝑚2

Wgerechnet 𝑊 𝑁𝑎𝑠𝑠𝑙𝑎𝑚. = 5′647𝑚𝑚3 𝑊 𝑃𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑔 = 5′903𝑚𝑚3

WSoll 𝑊 =𝑀𝐵

𝜎𝐵−𝑆𝑜𝑙𝑙

WSoll 𝑊 𝑁𝑎𝑠𝑠𝑙𝑎𝑚. = 542𝑚𝑚3 𝑊 𝑃𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑔 = 866𝑚𝑚3

HSoll 𝑊 =

𝐵 ∙ (𝐻3 − ℎ3)

6 ∙ 𝐻

𝐻 = √6 ∙ 𝑊 ∙ ℎ + 𝐵 ∙ 𝑐3

𝐵

3

HSoll 𝐻 𝑁𝑎𝑠𝑠𝑙𝑎𝑚. = 10,38𝑚𝑚 𝑊 𝑃𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑔 = 10,6𝑚𝑚

Bei den Panels hätte die Gewebestärke der Deckschichten deshalb wie folgt ausgereicht:

𝑡 𝑁𝑎𝑠𝑠𝑙𝑎𝑚. = 0,19𝑚𝑚 𝑡 𝑃𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑔 = 0,3𝑚𝑚

Dies gilt jedoch nur bei gleichmässiger Verringerung aller Gewebelagen. Bei einer rund 2 mm star-ken Deckschicht pro 5 Gewebelagen, hätte deshalb eine einzelne Gewebelage ausgereicht.

Zusätzlich zum Biegeversuch, muss ein Scherversuch durchgeführt werden. Die maximale Scherfestig-

keit ist massgeblich von der Gewebestärke der Deckschichten abhängig. Nach dem Scherversuch kön-

nen die Mindestanforderungen an die Deckschichtstärke festgelegt werden.

Analyse des Kerns Der Kern konnte die Schubkräfte nicht aufnehmen. Solange der Kern vor den Deckschichten versagt

und die Biegefestigkeit nicht ausreichend ist, wäre eine Erhöhung des Faserabstands (Erhöhung der

Kernstärke) oder der Gewebestärke zwecklos. Ein schubfesterer und stärkerer Kern ist deshalb not-

wendig.

4.4 Optimierung

Mit dem Herstellen und Prüfen der Panels konnte der Biegeversuch erstmals erfolgreich durchgeführt

werden. Folgende Schlüsse sind in Bezug auf das FSAE-Chassis aus dem Versuch zu ziehen:

Nenndimension wurde mit 491 x 272 mm nach dem Zuschnitt knapp unterschritten. Der Kern

wurde mit 20 mm Übermass vor dem anschliessenden Anfasen zu knapp dimensioniert. Zu-

sätzliche 10 mm sind zu empfehlen.

Die gewählte Konfiguration ist für eine Side-Impact-Structure eines FSAE-Fahrzeugs zu

schwach. Mittels mehreren Iterationsschritten soll ein ausreichend starker Aufbau gesucht

werden. Sobald die Anforderungen erfüllt sind, wird ein FE-Modell erstellt, welches mit den



Messungen korreliert. Somit kann das Modell auf das Chassis übertragen werden und die

mechanischen Eigenschaften des Chassis berechnet werden.

Davon ausgegangen, dass die Äquivalenz zu 2 Baustahlrohren von 25 x 1,75 und nicht zum

gemessenen 25 x 2,0 / 2,5 gezeigt werden muss, kann von einer Elastizitätsgrenze von ca. 6,1

kN ausgegangen werden. Das Panel muss also bei gleicher oder geringerer Auslenkung des

Stahlrohrs, eine Biegefestigkeit von 6,1 kN standhalten und somit einen höheren E-Modul

aufweisen.

25 x 2,0 25 x 1,75

Elastizitätsgrenze errechnet

Fmax, elas = 2,69 kN Fmax, elas = 2,56 kN

Elastizitätsgrenze gemessen

Fmax, elas = 3,20 kN Fmax, elas = 3,05 kN1

x2 = Fmax, Panel-Soll = 6,1 kN

1Hochrechnung bei gleichem Fehler bzw. identischem, festeren Stahl

Gemessen wurden zwei Panels mit je 2mm starken, 5-lagigen CFK-Deckschichten und einem 10mm

starken Aramid-Kern. Die Panels haben sich als zu schwach herausgestellt, um zwei Baustahlrohre zu

substituieren. Aus diesem Grund sollen verschiedene Panels mit schubfesterem Kern, dünneren Deck-

schichten getestet werden. Falls die Steif- und Festigkeits-, sowie Knickung und Energieabsorptionsrate

nicht erreicht werden kann, muss eine Variante mit Rippen getestet werden. Zusätzlich muss ein

Schubversuch durchgeführt werde, womit die Stärke der Deckschicht bestimmt wird. Es soll eine Da-

tenbank erstellt werden, in welcher man die mechanischen Eigenschaften den verwendeten Materia-

lien zuordnen kann. Nur so kann ein geeigneter Lagenaufbau für das Chassis bestimmt werden.

Als nächste Iteration wird deshalb folgende Konfiguration vorgeschlagen:

Prepreg

10mm-Aluminium Kern

je 2 Klebstoffschichten

je 2 204g-Köper-Gewebe

Bei dieser Konfiguration sollten zuerst die Deck-

schichten versagen. Die Deckschichten sind zwar

nur ca. 0,19 mm stark, dafür ist das 0°/90°-Ge-

webe in Faserrichtung gelegt.

Somit kann davon ausgegangen werden, dass die Deckschichten vor dem Kern versagen.

Falls diese Prognose zutrifft, können fester Deckschichten genutzt werden, bis die geforderte Festigkeit

und Steifigkeit erreicht wird.

Falls der Kern erneut versagt, muss eine alternative schubfestere Konstruktion realisiert werden bzw.

der Sandwichaufbau durch zusätzliche Massnahmen wie Rippen verstärkt werden.

Abbildung 46: Vorschlag für nächste zu prüfende Panel-Konfi-guration

Chassis-Geometrie


5 Chassis-Geometrie

5.1 Geometrie-Erstellung

Das Chassis ist das zentrale Element im Fahrzeug. Die Geometrie soll so gewählt werden, dass alle

sicherheitsrelevanten, ergonomischen und technischen Anforderungen erfüllt werden. Bei einem Mo-

nocoque aus CFK muss zusätzlich das Fertigungsverfahren und damit mögliche Einschränkungen in Be-

zug auf die technische Machbarkeit (Urform, Werkzeug) berücksichtigt werden. Dabei geht es konkret

um folgende Punkte:

Sicherheit

Die Fahrersicherheit hat oberste Priorität. Danach ist auch das FSAE-Reglement ausgelegt.

Die Geometrie muss gewährleisten, dass alle bei einem Unfall auftretenden Kräfte aufge-

nommen und so im Chassis verteilt werden, dass die Fahrerzelle nicht verformt wird. Diese

Anforderungen werden massgeblich vom Aufbau des FVW bestimmt. Geometriebestimmend

ist dabei, dass durch den Einsatz von Faser-Geweben gewisse Grenzen bezüglich kleiner Ra-

dien gesetzt sind.

Ergonomie

Neben einem schnellen Fahrzeug ist auch die Fahrerperformance von grosser Bedeutung.

Komfort ist zwar keine Hauptanforderung, der Fahrerplatz soll jedoch so gestaltet sein, dass

der Pilot seine Aufgabe uneingeschränkt ausführen kann. Das FSAE-Reglement fordert

ausserdem, dass der 95-perzentile Mann im Cockpit Platz findet. Ein horizontales und ein ver-

tikales Template müssen dabei nach Vorgabe im Innenraum des Fahrzeugs durchgeführt wer-

den können. Ausserdem muss der Pilot das Fahrzeug innert fünf Sekunden verlassen können.

All diese Anforderungen können am effektivsten mit Hilfe eines Fahrerplatz-Prüfstands un-

tersucht werden. Dies wird bereits im Rahmen einer weiteren Bachelor Thesis an der BFH

realisiert.

Technische Anforderungen

Nachdem die fahrdynamischen Anforderungen festgelegt und das Fahrwerk ausgelegt

wurde, sind die entsprechenden Fahrwerksaufnahmepunkte bekannt. Zusätzlich müssen die

weitere Fahrzeugperipherie wie Lenkgetriebe, Feder/Dämpfungs-Elemente und Stabilisato-

ren berücksichtigt werden. An all diesen Punkten müssen punktuelle Kräfte ins Chassis einge-

leitet werden. Das Fahrzeugpackaging beinhaltet die Unterbringung aller Aggregate und

Komponenten wie Motoren, Batterien, Steuergeräte, etc. und muss ebenfalls berücksichtigt

werden.

Bei Verwendung von Formen

Speziell berücksichtigt werden muss die erforderliche Entformbarkeit des Chassis. Hinter-

schneidungen in Freiformen können dazu führen, dass sich das Chassis nach einem Aushärt-

vorgang nicht mehr zerstörungsfrei aus der Form lösen lässt. Ausserdem ist je nach gewähl-

tem Fertigungsverfahren nicht jede Geometrie umsetzbar (z.B. Einschränkungen durch CNC-

Maschine).

Chassis-Geometrie


5.1.1 Grundform

Es ist sinnvoll, eine Anforderungsliste zu erstellen, die Fixpunkte und die sogenannten Keep-Out-Zones

im CAD zu modellieren.

Danach wurde eine Freifläche um die definierten Zonen modelliert. Das Arbeiten mit Splines und Frei-

flächen kann und sollte mit ein paar einfachen Übungen, die man im Internet findet, geübt werden.

(Youtube 2015)

Abbildung 47: An den Keep-Out-Zones kann sich die Geometrie der ersten Version orientieren: 1 Cockpit-Opening-Template, 2 Vertical-Section-Template, 3 Fahrer 95-perzentil, 4 Schulterbewegungsraum, 5 Lenkrad

Abbildung 48: Die Freifläche wurde so um den Fahrer gezeichnet, dass die Keep-Out-Zones nicht beeinträchtigt werden

Chassis-Geometrie


5.1.2 Zeichnen im CAD

Wie kommt diese Freifläche zustande?

Wenn man plant, mit zwei Werkzeughalbschalen als Form zu arbeiten (siehe Abschnitt 3.5 Tooling),

muss man festlegen, wo die Trennebene liegt. Üblicherweise ist diese vertikal oder horizontal. In der

Horizontale kann die Trennebene auch leicht geneigt sein. Dies hängt von der geplanten Geometrie

ab, je nachdem in welche Richtung man beispielsweise Hinterschneidungen plant. Die Horizontale

wurde gewählt, damit die Fahrwerksaufnahmepunkte auf demselben Bauteil zu liegen kommen. Bei

einem vertikal getrennten Chassis wäre bei niedriger Fertigungsgenauigkeit ein Versatz möglich. Dies

soll so verhindert werden. Ein weiterer Grund für eine horizontale Trennebene ist die Realisierbarkeit

eines Kragens entlang der Cockpitöffnung. Anhand der FE-Analyse wird man erkennen, dass ein solcher

zu einer erheblichen Verbesserung der Steifigkeit führt.

Bei der Erstellung der Freifläche wurden horizon-

tale und vertikale Profile gezeichnet. Anschlies-

send wurde eine Studio-Freifläche gezogen. Ei-

nige wichtige Punkte:

Nur ½ des Chassis muss gezeichnet wer-

den. Das Chassis ist symmetrisch und

kann gespiegelt werden.

Das mittlere horizontale Profil liegt in der

Trennebene.

Die Fläche an der Trennebene muss tan-

gential zur Vertikale sein, um die Ent-

formbarkeit aus den zwei Werkzeughalbschalen zu gewährleisten.

Wenn die Studio-Fläche nicht erstellt werden kann (Fehlermeldung) liegt dies meist an der

eingestellten Toleranz. In gewissen Grenzen kann diese angepasst werden. Besser wäre aber,

die Profile so zu ändern, dass eine kontinuierliche Fläche erstellt werden kann.

Anschliessend wurde die Fläche gespiegelt, das Cockpit ausgeschnitten und vorn und hinten ein Profil

eingefügt, so wie es in der Realität denkbar wäre. (siehe Abbildung 48)

Als nächstes wurden rund um die Punktlastaufnahmen kleine Flächen ausgeschnitten bzw. die Freiflä-

che wurde geteilt. Dies ist wichtig, um im FE-Modell anschliessend die Verbindungen zwischen den 1D-

und 2D-Elementen herzustellen.

Abbildung 49: Die Masse der vertikalen Profile wurden herausgeschrieben um diese auf die Fixpunkte anzupassen

Chassis-Geometrie


5.2 FE-Modell

Unter Verwendung der Finit-Element-Analyse (FEA) soll einerseits eine optimale Geometrie gefunden

und andererseits der Aufbau zweckmässig dimensioniert werden. Mit der ersten Version wurde eine

Freiform möglichst simpel um die Keep-Out-Zones gelegt. Um qualitativ realistische Lastfälle simulie-

ren zu können, wurde ein Linienmodell eines Fahrwerks modelliert. Das Fahrwerk orientierte sich grob

am aktuellen Fahrwerk der BFS. Es wurde jedoch vereinfacht und da optimiert, wo es durch den Git-

terrohrrahmen eingeschränkt war. Es handelt sich um ein einfaches, hinten und vorne identisches

Pushrod-System. Allfällige Stabilisatoren wurden vernachlässigt. Zusätzlich wurden zwei Punktmassen

für den Fahrer und die Batterie eingefügt.

Abbildung 50: CAD-Modell mit Fahrwerk und Punktmassen

Bauteil Elementtyp

1 Rocker / Pushrod-Umlenkhebel 1D-CROD

2 Pushrod 1D-CROD

3 Feder/Dämpfer-Element 1D-CROD

4 Flansch für Feder/Dämpfer-Element 1D-CBEAM

5 Fahrermasse 85kg + 6 Krafteinleitungspunkte 1D-CROD

6 Flansch für Querlenker 1D-CBEAM

7 Lenkgetriebe/Lenkstange + 2 Krafteinleitungspunkte 1D-CBEAM

8 Spurstange 1D-CROD

9 Batteriemasse/Antriebsstrang 85kg + 6 Krafteinleitungspunkte

1D-CROD

10 Querlenker 1D-CROD

11 Räder / Radträger 1D-CBEAM

Chassis-Geometrie


5.3 FE-Lastfälle

So wichtig, wie die Erstellung einer realistischen Fahrwerksgeometrie ist, genauso wichtig ist die Er-

stellung von realistischen Lastfällen. Es wurden 3 Lastfälle simuliert:

4g:

9,81 m/s2 herrscht immer. 4g sorgt für einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor, wie es beim

Überfahren einer Schwelle vorkommen könnte.

Bremslastfall:

Der Bremslastfall wurde mit 3g Längsbeschleunigung und 1g in Hochachse simuliert.

Kurvenlastfall 5g

Eine Rechtskurve wurde mit 5g Querbeschleunigung und 1g in Hochachse simuliert.

Zwangsbedingungen Dem richtigen Setzen der Zwangsbedingungen wurde besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Würde

man alle vier Radaufstandspunkte vollständig fixieren, so würde dies kaum der Realität entsprechen.

Deshalb wurde nach einer Lösung gesucht, den Rädern eine gewisse Bewegungsfreiheit zu gewähren.

Aus diesem Grund wurde das Fahrzeug in der Simulation auf 1m hohe Stelzen gestellt. Diese sollen den

Rädern eine minimale Bewegungfreiheit gewähren, wie es in der Realität dem Rutschen von Gummi

auf dem Asphalt entspricht.

Im Bremslastfall wird davon ausgegangen, dass die Vorderachse einen wesentlich grösseren Anteil zur

Fahrzeugverzögerung beiträgt, als die Hinterachse. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, wurden

die Stelzen rechteckig ausgeführt, wobei die Stelzen der vorderen Radaufstandspunkte die langen Kan-

ten in Fahrzeuglängs- und die der hinteren in Fahrzeugquer-

richtung haben. Das höhere Widerstandsmoment der Stelzen

an der Vorderachse sorgt für einen grösseren Widerstand in

Längsrichtung und einen entsprechend geringeren an der Hin-

terachse.

Dieses Prinzip wurde ebenfalls auf den Kurvenlastfall übertra-

gen. Bei der simulierten Rechtskurve stehen die kurvenäusse-

ren, also linken Räder, auf Stelzen welche die lange Kante quer

zur Fahrzeuglängsachse haben.

Dieses Prinzip wurde quantitativ nicht ausführlich analysiert.

Es ist eine qualitative Überlegung, welche mit geringem Zeit-

aufwand zu einem wesentlich grösseren Realitätsgrad führt.

Die Differenz der kurzen und langen Kante des Stelzenprofils

entscheidet, wie stark der erklärte Effekt wirkt. Der Quer-

schnitt aller Stelzen muss gleich sein, damit keine Differenzen

in Hochachse entstehen. (Das Fahrzeug fährt auf der Strasse)

Ausserdem entscheiden der Querschnitt und das Material,

wie gross die Summe aller Auslenkungen ausfällt. Mit den Pa-

rametern wurde experimentiert, bis eine adäquate Lösung ge-

funden wurde. Für die Lastfälle bewegen sich die „Rutsch-

strecken“ der Räder zwischen 1 und 4mm. Der Unterschied

zwischen Vorder- und Hinterachse bzw. links und rechts liegt

zwischen 50 und 80%. Abbildung 51: Stelzen-Methode für Bremslast-fall (oben) und Kurvenlastfall (unten)

Chassis-Geometrie


Für das Chassis wurde ein 2D-Gitter verwendet. Die Materialdichte wurde so eingestellt, dass das Chas-

sis auf ein Gesamtgewicht von 23kg kommt. Verifiziert wurde es mit dem 1g-Lastfall, indem die Reak-

tionskraft in den Aufstandspunkten ausgelesen wurde.

5.4 FE-Analyse

Bei der FE-Analyse ging es darum, eine Übersicht über die kritischen Stellen und die Kraftwege im Ge-

samtfahrzeug zu erhalten. Die Spannungsbilder konnten mit den getroffenen Massnahmen im Pre-

Processing und den Lastfällen in Einklang gebracht werden.

5.4.1 4g-Lastfall

Spannungen im unbewegten Fahrzeug hauptsächlich in den oberen Querlenker-Brackets

in den hinteren Brackets der Federbeine und Pushrod-Rocker-Arms

wenig Spannung im vorderen Teil des Fahrzeugs

Kraftwege zentral im Unterboden des hinteren Fahrzeugbereichs

Abbildung 52: vonMises-Spannungen im 4g-Lastfall

Chassis-Geometrie


5.4.2 Bremslastfall

die grössten Spannungen an den vorderen, unteren Querlenker- und Lenkgetriebe-Brackets

Kraftwege von Aufhängungspunkten zur Cockpit-Kante

Federbein-Brackets haben kaum Spannungen

jeweils obere, hintere Querlenker-Brackets an Vorder- und Hinterachse kaum Spannungen

Abbildung 53: Verteilung der vonMises-Spannungen im 3g-Bremslastfall

Chassis-Geometrie


vordere untere Querlenker-Brackets: maximale Hauptspannungen radial verteilt

übrige untere Querlenker-Brackets: maximale Hauptspannungen in Hochachse

Kraftwege im unteren Bereich der hinteren, unteren Querlenker-Brackets in Fahrzeuglängs-

achse sichtbar

Abbildung 54: maximale Hauptspan-nungen in Tensor-Darstellung beim

3g-Bremslastfall

Chassis-Geometrie


5.4.3 Kurvenlastfall

Der Kurvenlastfall zeigt als einziger ein asymmetrisches Spannungsbild im Chassis.

Die Punktlasten verursachen die höchsten Spannungen

Es ist gut ersichtlich, dass auf der Kurvenaussenseite die grösseren Spannungen auftreten

Grosse Spannungen sind am Fahrzeugboden zwischen den Punktmassepunkten und an der

Cockpitkante

Kraftwege sind zwischen den Aufhängungspunkten und der Cockpitöffnungskante

Abbildung 55: Verteilung der vonMises-Spannungen im Chassis bei einer 5g-Rechtskurve

Chassis-Geometrie


Vorderachse: maximale Hauptspannungen vordere Querlenker-Brackets: diagonal und in

Längsachse; hintere Querlenker-Brackets: in Hochachse

Hinterachse: maximale Hauptspannungen in Hochachse

Federbein-Brackets: maximale Hauptspannungen in Fahrzeugquerachse

Untere Gurtenbefestigungen und Fahrermasse: radiale maximale Hauptspannungen

Abbildung 56: maximale Hauptspannungen in Tensordar-stellung in der 5g-Rechtskurve

Abbildung 57: Die maximalen Schubspannungen sind an den kurvenäusseren Querlenker-Brackets

Chassis-Geometrie


5.5 Optimierung

Abbildung 58: Kombinierter Lastfall mit vonMises-Spannungen (oben: Aussenansicht, mitte: Durchsicht an Rückwand) und max. Hauptspannungen (unten: Durchsicht an Rückwand), Schwarze Linien: kritische Zonen, die verstärkt werden müssen

Fazit der Studie


6 Fazit der Studie

6.1 Planung

Mit der Studie konnten die Machbarkeit und die Möglichkeiten eines FSAE-CFK-Monocoques aus ver-

schiedenen Blickwinkeln analysiert werden. Nach dem Erarbeiten des Basiswissens muss man sich für

ein Konzept entscheiden, das Fertigungsverfahren durchplanen und mit dem gewählten Aufbau ein

berechenbares Modell erstellen. Die Auswahl kann nicht pauschal getroffen werden und muss in situ

nach den verfügbaren Mitteln und Fähigkeiten, sowie dem Gesamtfahrzeugkonzept entschieden wer-

den. Eine mögliche Empfehlung folgt im nächsten Abschnitt:

6.2 Konzeptwahl

Geo

me

trie

Freiform Vielflächen-

form Rotationssym-

metrisch

Als Geometrie hat sich die Freiform als interessanteste Lösung herausgestellt. Es ist zwar ganz klar die

aufwändigste Variante, jedoch auch jene, mit der grössten Gestaltungsfreiheit. Die Freiform hat aero-

dynamisch am meisten Potential. Der sowieso schon grosse Aufwand, bei der Realisierung eines CFK-

Monocoques erhöht sich nicht mehr massgeblich bei einer Freiform. Im Idealfall weist die Freiform

trotzdem noch einige ebene Flächen auf, was das Fertigungsverfahren vereinfachen würde.

Abbildung 59: Modellvariante mit ebenen Flächen. Dies vereinfacht die Fertigung massgeblich.

Fazit der Studie


Bau

wei

se Differenziert

Bauweise Integralbau-

weise

Sandwichbauweise

Alu-/Aramid-Waben

Hartschaum Balsa Spanten

Space-framestruktur

Die Bauweise wird auf jeden Fall eine Kombination aus den vorgestellten. Für die Bereiche, welche

eine Sandwichstruktur aufweisen, stellten sich Aluwaben als die geeignetste Variante heraus. Die hohe

Druckfestigkeit, bei moderater Dichte sind der eine Grund, der zweite ist die massgeblich bessere

räumliche Drapierbarkeit, was für den Einsatz in einer Freiform-Geometrie von grosser Wichtigkeit ist.

Für einzelne, lange und schmale Rippen ist Rohacell die geeignete Wahl, da es einfach zugeschnitten

werden kann und homogen ist. Vorgefertigte Inserts und Spanten sollen wie auf Abbildung 61 ins Fahr-

zeug integriert werden. Sobald der definitive Aufbau, wie in Abschnitt 4.4 beschrieben, bekannt ist,

steht fest, ob ein reiner Sandwichaufbau ausreicht oder eine zusätzliche Spaceframestruktur und oder

Rippen notwendig sind.

Fert

igu

ngs

-ve

rfah

ren

Handlaminieren Prepreg

Wickeln Infusion/ Injektion drucklos Vakuum Autoklav Ofen/OoA

Als Fertigungsverfahren bietet sich Prepreg an. Der Hauptgrund dafür ist, dass unerfahrene Studenten

mit Prepreg am wenigsten Fehler machen können. Das Handling hat sich im Vergleich mit dem Nassla-

minat, als wesentlich einfacher herausgestellt. Die längere zur Verfügung stehende Zeit für das Able-

gen der Gewebe ist ein weiterer Grund, da bei einer möglichen kurzen Topfzeit beim Nasslaminat,

wesentlich schneller gearbeitet werden muss. Die bedeutend höheren Kosten sollten in Kauf genom-

men werden, wenn man sich für die aufwändige Variante des CFK-Monocoques entscheidet.

Als mögliche Alternative kann ein Infusionsverfahren in Betracht gezogen werden, womit rund die

Hälfte der Materialkosten eingespart werden könnte. Allerdings ist dann auch mit einem geringeren

Faservolumengehalt und somit geringeren Bauteilqualität (spez. Steifigkeit) zu rechnen.

Fase

rtyp


Die Kohlefaser ist mit ihrer mit Abstand höchsten spezifischen Steifigkeit die beste Wahl für ein Mono-

coque. Beim ersten Chassis ist mit einer multidirektionalen Faserausrichtung zu arbeiten. Dies ist für

die BFS zum jetzigen Zeitpunkt die sicherste Variante, um mit repräsentativen Musterpanels, ein bere-

chenbares Modell zu erstellen. Mit mehr Erfahrung können unidirektionale Gewebe analysiert, genutzt

und so das Gesamtgewicht nochmals gesenkt werden.

Fazit der Studie


Too

ling

Urform Werkzeug

Direkt Werkzeug Ohne Form Hilfsrahmen

1 oder 2-tei-lige Urform

1 oder mehr-teiliges Werk-

zeug

Wer

kzeu

g/

Ufo

rm-

mat

eria

l

Epoxy Kohlefaser MDF PU-Hart-schaum

EPS-Dämm-platte

Um die höchste Bauteilqualität zu erreichen, eine Freiform zu realisieren und das Autoklav-Verfahren

anzuwenden, bietet sich das 2-stufige Toolingverfahren „Urform Werkzeug“ an. So kann eine ideale

Geometrie im CAD erstellt und anschliessend mit CNC gefräst werden.

Als Urformmaterial wäre Epoxy-Toolingboard die einfachste Variante, um eine hohe Oberflächengüte

zu erreichen, dies jedoch bei einem bis zu zehnmal höheren Preis. Aus diesem Grund ist MDF die gün-

stigere und geeignetere Wahl, da mit MDF eine genug harte Oberfläche erzielt werden kann. Der hö-

here aber einfache Bearbeitungsaufwand sollte aus Sicht von Studenten geeigneter sein, als das teu-

rere Material.

Anschliessend kann ein Werkzeug aus Kohlefaser erstellt werden. Die Kohlefaser bietet sich deshalb

an, da somit der mit dem Chassis identische Wärmeausdehnungskoeffizient gewährleistet ist. Ausser-

dem ist das Werkzeug mehrmals verwendbar, was bei einem Prototyp zwar nicht von Bedeutung ist,

bei einem möglichen Fehlversuch jedoch hilfreich sein könnte.

Das Direkte Werkzeug als Negativ aus Epoxy wäre denkbar. Ist aus den oben genannten Gründen je-

doch nur zweite Wahl, da von den Materialkosten her gesehen, die beiden Varianten (bei MDF) ver-

gleichbar sind.

Abbildung 60: obere und untere Urformhälfte des FE-Modells

Fazit der Studie


Pu

nkt

last

-ko

nze

pt




Muttern Bleche

Sehr viele FSAE Teams mit CFK-Monocoque verwenden einlaminierte Inserts aus Aluminium. Die ko-

stengünstige Fertigung der Inserts spricht für diese Variante. Die Positionierung ist gut realisierbar. Auf

der anderen Seite verwenden Formel-Fahrzeug mit Monocoques oft Spanten. Spanten haben den Vor-

teil, dass sie neben der lokalen Verteilung der Punktlasten auch eine globale Versteifung im Chassis

erreichen. Wegen der Grösse und entsprechend grösserem Gewicht, eignen sich Spanten deshalb spe-

ziell für grössere und schwerere Fahrzeuge. Trotzdem wäre die Verwendung von Spanten für die BFS

interessant, da für ein erstes Monocoque das Mehrgewicht toleriert werden kann und es eine in der

FSAE neue und innovative Lösung wäre. Die Spanten können zweiteilig vertikal geteilt und vorgängig

in ein Negativ-Werkzeug laminiert werden. Einzelne Punktlasten wie Gurtenbefestigungen und Über-

rollbügel werden mit Inserts realisiert. Zusätzlich zu den Punktlasten muss die Cockpitöffnung mit ei-

nem Kragen versteift werden.

Abbildung 61: Versteifungsmassnahmen im FE-Modell

Fazit der Studie


6.3 Weiteres Vorgehen

Geometrie Anhand der Geometrie des ersten Modells, wurde die Machbarkeit abgeklärt. Solange die Entformbar-

keit gewährleistet ist und die CNC alle Positionen anfahren kann, ist grundsätzlich jede Form realisier-

bar. Während der Fertigung der Panels, anhand von Beispielen und im Gespräch hat sich gezeigt, dass

mit ebenen Flächen viel Zeit und Aufwand im Gewebeablegeprozess und Zuschnitt eingespart werden

kann. Aus diesem Grund wäre eine Kombination aus Frei- und Vielflächenform die beste Lösung für ein

erstes Fahrzeug der BFS. (siehe Abbildung 59)

Trotz dem Fakt, dass die finale Geometrie erst erstellt werden kann, wenn das Gesamtfahrzeugkonzept

steht, sollten so viele Geometrievarianten wie möglich gezeichnet werden. Dies ist als Übung unerläss-

lich, da die nötige Erfahrung zur Erstellung komplexer Geometrien mit Siemens NX unersetzlich ist.

Material und FE-Modell Mithilfe der erstellten Test-Panels konnte ein erster Anhaltspunkt für die mechanischen Eigenschaften

eines CFK-Monocoque-Aufbaus gefunden werden. In einem weiteren Schritt geht es darum, zusätzli-

che Gewebe-/Kern-Kombinationen zu testen und die ausgemessenen Daten in ein FE-Modell zu imple-

mentieren.

Panel Konfiguration mit 0,2 mm Deckschichten und Alu-Wabenkern gemäss Abschnitt 4.4

herstellen und testen.

Scherprüfung durchführen, um die minimale Deckschichtstärke festzulegen.

Äquivalenz zu 2 Baustahlrohren nachweisen oder Panel durch Rippen verstärken

FE-Modell des ausreichend festen Aufbaus erstellen

Datenbank mit geprüften Panel-Konfigurationen erstellen

Abbildung 62: Heckansicht der 2. Chassis-Variante

Schlusswort


7 Schlusswort

Mit der vorliegenden Bachelor-Thesis konnte ein für die BFS wertvolles Dokument geschaffen werden.

Die Thematik umfasst neben den Gegebenheiten der Fahrzeugkonstruktion und Anforderungen der

FSAE auch viel wichtiges Basiswissen über Verbundwerkstoffe. Es wurde versucht, aus jedem Bereich,

die nützlichsten Informationen auszuwählen und in dieser Arbeit abzudrucken. Aus den genannten

Gründen war es in den acht Wochen nicht möglich, jeden Bereich bis ins Detail zu dokumentieren. Es

wurde aber grossen Wert darauf gelegt, die Arbeit übersichtlich zu strukturieren. Beim Durchlesen

sollen auch Fragen aufgeworfen werden und den Leser dazu animieren, den einen oder anderen Be-

reich genauer anzuschauen und dazu weitere Fachliteratur zu konsultieren. Explizit verweise ich

deshalb auf das Literaturverzeichnis und speziell auf die swiss-composite-Website und die beiden Han-

ser-Fachbücher, in welchen viele wertvolle Informationen für diese Arbeit gefunden wurden. Dem

schriftlichen Teil dieser Arbeit wurde grosse Beachtung geschenkt, da es sich ausdrücklich um eine

Wegleitung für Studenten handelt.

Persönlich konnte ich sehr viel Wissen über FVW aufbauen und da ich zu Beginn dieser Arbeit bei Null

angefangen habe, bin ich mir der Situation der mit dieser Arbeit angesprochenen Studenten bewusst.

Mit der Fertigung und Prüfung der Panels konnte strukturiert nach einem idealen Laminataufbau ge-

sucht werden und ein Verständnis für die werkstoffspezifischen Eigenschaften aufgebaut werden. Eine

Schwierigkeit war es, sich nicht in Details zu verlieren und den Überblick über die unterschiedlichen

Bereiche zu behalten. Ich bin überzeugt, dass auf Basis dieser Thesis viele weitere Projekte in Angriff

genommen werden können:

Erstellen einer Werkstoffdatenbank für CFK-Panels mit unterschiedlichen Konfigurationen

Erstellung und Durchführung eines Scherversuchs mit CFK-Panels

Studie eines VARI-Verfahrens für ein CFK-Monocoque-Chassis

2D-FE-Berechnung von Bauteilen mit mehrlagigen anisotropen Werkstoffen

Studie über FE-Lastfälle und deren Realitätsgrad in Bezug auf ein FSAE-Fahrzeug

Die Liste zeigt nur einige, der möglichen weiteren Projekte. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Basis für

eine CFK-Monocoque-Entwicklung zu legen und dem BFS-Team aufzuzeigen, was die nächsten Ent-

wicklungschritte sind.

Danksagung


8 Danksagung

Manche Informationen dieser Bachelor-Thesis konnten in der Literatur gefunden werden. Doch das

grösste Wissen wurde mit Hilfe von Gesprächen mit Experten aus verschiedensten Bereichen aufge-

baut. Ich konnte von zahlreichen Erfahrungen profitieren. Ich möchte mich an dieser Stelle deshalb

ganz herzlich bei den aufgeführten Personen und Firmen bedanken:

Eduard Bachmann Berner Fachhochschule

Danke für die Informationen zur CNC-Fräsung von Urform/Werkzeug und die Bereitschaft, die BFS auch in Zukunft zu unterstützen.

Patrick Brandt NOTZ Metall

Danke für das Aluminium für die Lagerböcke des Biegeversuchs.

Stephan Khurt

Sandro Hodel

Francesco Suppa

OCP Kunststofftechnik GmbH

Danke für die Möglichkeit und das Material, die CFK-Panels herzustellen. Danke für die vielen wert-vollen Informationen, die beanspruchte Zeit der Mitarbeiter. Danke für die Bereitschaft, die BFS auch in Zukunft zu unterstützen.

Fabian Meier KATZ (Kunststoff- Ausbildungs- und Technologie-Zentrum)

Danke für die Informationen über Faserverbundwerkstoffe und Fertigungsverfahren

Ricardo Rosati & Team AMZ (Akademischer Motorsportverein Zürich)

Danke für die Unterstützung im CAD (Siemens NX) und die Informationen über Fertigungsverfahren

Mike Schneider BFH TI, Vauffelin

Danke für die Fertigung der Lagerböcke für den Biegeversuch.

Heinrich Schwarzenbach BFH TI, Biel, Dozent, Betreuer Bachelorarbeit

Danke für die Unterstützung beim Biegeversuch und FEA, Rat und Tat.

Marco Suter Suter Kunststoffe AG, swiss-composite

Danke für die Informationen über Faserverbundwerkstoffe und Fertigungsverfahren.

Sebastian Tobler BFH TI, Biel

Danke für die Unterstützung und die Praxis-Beispiele.

Adrian von Känel BFH TI, Biel

Danke für die Durchführung der Biegeversuche.

BFS Bern Formula Student Team

Danke dem gesamten Team für die gute und lehrreiche Zusammenarbeit. Ich wünsche euch eine glorreiche Zukunft!

Personen


9 Personen

Autor/Student David Schuler

Blattenstrasse 10

8605 Gutenswil

[email protected]

Betreuer/Dozent Heinrich Schwarzenbach

Berner Fachhochschule TI

Quellgasse 21

2502 Biel

[email protected]

Betreuer/Dozent Sebastian Tobler


Quellgasse 21

2502 Biel

[email protected]

Auftraggeber Bern Formula Student

Seevorstadt 103

Rockhall 2

2502 Biel

[email protected]

mailto:[email protected]



Quellenverzeichnis


10 Quellenverzeichnis

Airex. «Baltek SB Datasheet.» Sins: Airex AG, 10 2014.

Ayres, Tom James. Design and Construction of Formula SAE Composite Chassis 2010. Wissenschaftl.

Arbeit, Mount Lawley WA 6050, Australien: EDITH COWAN UNIVERSITY, 2010.

Balasubramanian. «Composite Materials and Processing.» 194-195. Boca Raton, FL USA: CRC Press,

Taylor & Francis Group, 2014.

BFH, Institut für Holzbau, Tragwerk und Architektur. «BFH, Institut für Holzbau, Tragwerk und

Architektur.» Biel/Bienne, 10. 06 2015.

Brütsch-Rüegger. «Metals 2010.» Brütsch-Rüegger, 14. 06 2015.

Ermanni, Paolo Prof. Dr. «Skript zur ETH-Vorlesung 151-0307-00L.» Composites Technologien. Zürich:

ETH, August 2007.

«F1Technical.» 09. 03 2004. http://www.f1technical.net/forum/viewtopic.php?f=6&t=13148 (Zugriff

am 18. 06 2015).

fiberglas-discount.de. 15. 06 2015. http://www.fiberglas-discount.de/unterschied-polyesterharz-

epoxidharz.

«Global Tool Trading AG.» 17. 06 2015. http://shop.gttag.ch/tooling/tooling-platten/polyurethan-

designplatten.aspx (Zugriff am 17. 06 2015).

jenny + CO, AG. «jenny + CO AG.» 8401 Winterthur, 18. 06 2015.

KA-Racing. «www.ka-racing.de.» 17. 06 2015. http://www.carpassion.com/verschiedenes-ueber-

autos/47065-baue-mir-monocoque-carbon.html.

Kunststoff Web. 08. 06 2015. http://marktplatz.kunststoffweb.de/produkte/strukturschaum-312-

9661.html (Zugriff am 08. 06 2015).

Lengsfeld, Hauke, Felipe Wolff-Fabris, Johannes Krämer, und Volker Altstädt.

Faserverbundwerkstoffe: Prepregs und ihre Verarbeitung. München: Carl Hanser, 2015.

Neitzel, Manfred, Peter Mitschang, und Ulf Breuer. «Handbuch Verbundwerkstoffe.» 42 - 71.

München: Hanser, 2014.

OCP, Kunststofftechnik. Lyss, 08. 06 2015.

SAE. 2015 Formula SAE® Rules. 13. 06 2015.

Schuler, David. SAE-Chassis aus Alublechen. Wissenschaftl. Arbeit, Biel: Bern Formula Student, 2015.

Schürmann. «Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden.» Von Helmut Schürmann, 22-75. Berlin

Heidelberg: Springer, 2007.

Schwarzenbach, Heinrich. «Dozent.» Skript Module BTA2160 4.59. Biel: BFH TI, 10 2014.

suter. swiss-composite. 2015. http://www.swiss-composite.ch (Zugriff am 04-06 2015).

suter-kunststoffe. «Produktübersicht Faserverbundwerkstoffe.» Fraubrunnen, 12. 06 2015.

Youtube. 14. 06 2015.

https://www.youtube.com/watch?v=A61DA1seCo8&list=PL702282E6866AC59B (Zugriff am

07. 04 2015).

Abbildungsverzeichnis


11 Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Das Fahrzeug der Auburn University, Alabama an der FSAE Michigan. Es weist eine

Freiflächenform auf. .............................................................................................................................. 10

Abbildung 2: ...das diesjährige Fahrzeug wurde aus Gründen des Fertigungsaufwands durch ebene

Flächen stark vereinfacht. ..................................................................................................................... 11

Abbildung 3: Das 2014-Fahrzeug der Oregon State University (OSU) wies noch viele Freiformen auf...

............................................................................................................................................................... 11

Abbildung 4: Konzept mit gepressten ALUCORE-Sandwichplatten und Alu-Profilen (Schuler 2015) ... 12

Abbildung 5: "Cut-and-Fold"-Technik der Edith Cowan University, Australien: Die Sandwichplatte

wurde an den Kanten eingeschnitten und zum Chassis gefaltet. DXF-Schnittmuster (links) Bildquelle:

(Ayres 2010) .......................................................................................................................................... 12

Abbildung 6 Links: Die Ecole De Technologie Superieur aus Kanada verwendet eine

Spaceframestruktur mit einem Sandwichaufabau. Rechts: Eine Rippe aus Rohacell-Schaum.

(Kunststoff Web 2015) .......................................................................................................................... 13

Abbildung 7: Der VTM15 des Virginia Tech verwendet einen Aluminiumwabenkern im Front Bulkhead

............................................................................................................................................................... 14

Abbildung 8: Das Aluminium Monocoque der Tennessee Tech University verwendet als Kernmaterial

einen Schaumstoff zwischen den Alublechen. ...................................................................................... 14

Abbildung 9: Die Ecole De Technologie Superieur aus Kanada verwendet vor der Stahl-Anti-Intrusion-

Plate einen Aramidkern ......................................................................................................................... 15

Abbildung 10: Slit-Tape 6,35 mm auf Spule .......................................................................................... 18

Abbildung 11: UD-Prepreg auf Rolle ..................................................................................................... 18

Abbildung 12: Gewebe-Prepreg auf Rolle ............................................................................................. 19

Abbildung 13: Schematischer Aufbau eines Geleges ............................................................................ 19

Abbildung 14: Schnitt-Muster auf einer Gewebelage (Lengsfeld, et al. 2015) ..................................... 20

Abbildung 15: Typischer Härtungszyklus für Prepreg-Bauteile (Lengsfeld, et al. 2015) ....................... 20

Abbildung 16: Herkömmliches Druckprofil bei der Autoklavhärtung (Lengsfeld, et al. 2015) ............. 20

Abbildung 17: Autoklav der Firma OCP Kunststofftechnik in Lyss ........................................................ 21

Abbildung 18: Definition von Umfangs- und Kreuzlagen (Neitzel, Mitschang und Breuer 2014) ......... 22

Abbildung 19: Grundformen der im Wickelverfahren herstellbaren Körper (Neitzel, Mitschang und

Breuer 2014) .......................................................................................................................................... 22

Abbildung 20: Vakuum-Infusionsverfahren beim Chassis der KIT (KA-Racing 2015) ............................ 22

Abbildung 21: Rasterelektronenmikroskop (REM)-Aufnahme der gebräuchlichsten

Verstärkungsfasern (Schürmann 2007) ................................................................................................. 23

Abbildung 22: Tooling-Konturen (Lengsfeld, et al. 2015) ..................................................................... 24

Abbildung 23: Obere Fahrzeughälfte: Links die lackierte Urform, Rechts das Werkzeug (bereits mit

der unteren Werkzeughälfte verschraubt) ........................................................................................... 24

Abbildung 24: 5-Achs-Fräse von OCP Kunststofftechnik in Lyss ........................................................... 25

Abbildung 25: Das Bauteil links wurde mit RUKA-Tool CP 6100 abgeformt, das Bauteil rechts mit WB

0750. Die Oberfläche des rechten Bauteils ist deshalb poröser. .......................................................... 26

Abbildung 26: Werkzeug aus Tooling-Prepreg ...................................................................................... 27

Abbildung 27: Werkzeug-Negativ aus Ureol-Tooling-Block der KIT (KA-Racing 2015) ......................... 27

Abbildung 28: Hilfsrahmen aus Holz bei der Cut-and-Fold-Technik der Edith Cowan University (Ayres

2010) ...................................................................................................................................................... 27

Abbildung 29: Die untere Hälfte eines F1-Monocoques verstärkt mit Spanten (F1Technical 2004) .... 28

Abbildung 30: Insert bei der Fertigung zwischen Alu-Honeycomb verklebt. ........................................ 29

Abbildung 31: Composite-Schraube/Mutter für ca. CHF 1.- (suter 2015) ............................................ 29

Abbildungsverzeichnis


Abbildung 32: Lagenaufbau Nasslaminat .............................................................................................. 31

Abbildung 33: Lagenaufbau Prepreg ..................................................................................................... 31

Abbildung 34: Vakuumverfahren (suter 2015) ...................................................................................... 35

Abbildung 35: Prüfvorrichtung nach SAE-Reglement (SAE 2015) ......................................................... 41

Abbildung 36: Die Auflager und der Biegestempel wurden wegen den aussergewöhnlichen

Abmessungen aus einem Aluminiumrundprofil hergestellt. Es wurde eine Fläche gefräst und Gewinde

für die Fixierung in der Prüfmaschine geschnitten. .............................................................................. 41

Abbildung 37: Die Zwick/Roell-Prüfmaschine der BFH hat einen vertikal verschiebbaren Tisch unten

und einen festen Kraftmesser oben. Die Auflager haben einen Abstand von 400 mm. ....................... 41

Abbildung 38: von-Mises Spannung in der Deckschicht beim FE-Modells des Nasslaminat ................ 45

Abbildung 39: von-Mises Spannung des FE-Modells des 25 x 2,0-Stahlrohr ........................................ 45

Abbildung 40: von-Mises Spannung in der Deckschicht beim FE-Modells des Prepreg ....................... 45

Abbildung 41: Auslenkung des FE-Modells des 25 x 2,5-Stahlrohr ....................................................... 45

Abbildung 42: Nasslaminat-CFK-Panel im 3-Punkt-Biegeversuch ......................................................... 46

Abbildung 43: E235 Rohr 25 x 2,0 ......................................................................................................... 46

Abbildung 44: Der Kern des Prepreg-CFK-Panels wurde im Zentrum zerrissen .................................... 46

Abbildung 45: E235 + C 25 x 2,5 ............................................................................................................ 46

Abbildung 46: Vorschlag für nächste zu prüfende Panel-Konfiguration ............................................... 50

Abbildung 47: An den Keep-Out-Zones kann sich die Geometrie der ersten Version orientieren: 1

Cockpit-Opening-Template, 2 Vertical-Section-Template, 3 Fahrer 95-perzentil, 4

Schulterbewegungsraum, 5 Lenkrad ..................................................................................................... 52

Abbildung 48: Die Freifläche wurde so um den Fahrer gezeichnet, dass die Keep-Out-Zones nicht

beeinträchtigt werden ........................................................................................................................... 52

Abbildung 49: Die Masse der vertikalen Profile wurden herausgeschrieben um diese auf die Fixpunkte

anzupassen ............................................................................................................................................ 53

Abbildung 50: CAD-Modell mit Fahrwerk und Punktmassen ................................................................ 54

Abbildung 51: Stelzen-Methode für Bremslastfall (oben) und Kurvenlastfall (unten) ......................... 55

Abbildung 52: vonMises-Spannungen im 4g-Lastfall ............................................................................ 56

Abbildung 53: Verteilung der vonMises-Spannungen im 3g-Bremslastfall ........................................... 57

Abbildung 54: maximale Hauptspannungen in Tensor-Darstellung beim 3g-Bremslastfall ................. 58

Abbildung 55: Verteilung der vonMises-Spannungen im Chassis bei einer 5g-Rechtskurve ................ 59

Abbildung 56: maximale Hauptspannungen in Tensordarstellung in der 5g-Rechtskurve ................... 60

Abbildung 57: Die maximalen Schubspannungen sind an den kurvenäusseren Querlenker-Brackets 60

Abbildung 58: Kombinierter Lastfall mit vonMises-Spannungen (oben: Aussenansicht, mitte:

Durchsicht an Rückwand) und max. Hauptspannungen (unten: Durchsicht an Rückwand), Schwarze

Linien: kritische Zonen, die verstärkt werden müssen.......................................................................... 61

Abbildung 59: Modellvariante mit ebenen Flächen. Dies vereinfacht die Fertigung massgeblich. ...... 62

Abbildung 60: obere und untere Urformhälfte des FE-Modells ........................................................... 64

Abbildung 61: Versteifungsmassnahmen im FE-Modell ....................................................................... 65

Abbildung 62: Heckansicht der 2. Chassis-Variante .............................................................................. 66

Selbständigkeitserklärung


12 Selbständigkeitserklärung

Ich bestätige, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig und ohne Benutzung anderer als der im

Quellenverzeichnis angegebenen Quellen und Hilfsmittel angefertigt habe. Sämtliche Textstellen und

Bilder, die nicht von mir stammen, sind als Zitate gekennzeichnet und mit dem Hinweis auf ihre Her-

kunft versehen.

David Schuler Biel, 26.06.2015

Anhang


13 Anhang

1. Biegeversuch-Diagramm

2. FSAE Rules 2015

3. Übersicht Fertigungsverfahren (suter 2015)

4. Suter Produktübersicht

5. Faserverbund- Werkstoffdaten (suter 2015)

6. Brütsch & Rüegger Metals

7. Skripte und Arbeiten

o Skript Ermanni ETH (Auszug)

o Skript Schwarzenbach BFH (Auszug)

o Semesterarbeit Schuler (Auszug)

8. Pflichtenheft und Zwischenbericht

9. Gewebe und Harze

o Epoxydharz

o Gewebe 200g/m2

o Gewebe 600g/m2

o Klebstoff

o Prepreg 204g/m2

o Prepreg 630g/m2

10. Stützstoffe/Kernwerkstoffe

o Airex

o Alu- und Aramidwaben

o Balsa-Hirnholz

o Rohacell

11. Toolingwerkstoffe

o EPS40 Schaum

o MDF

o Raku-Tool

o Sikablock

12. Daten-CD

1 2

5

6

7

8

3

4

Stahlrohr E355 + C 25 x 2,5Stahlrohr E235 + C 25 x 2,5 (in Thesis-Diagramm)Stahlrohr E235 + C 25 x 2,0 (in Thesis-Diagramm)INOX-Rohr S235 25 x 2,5Prepreg-Panel (in Thesis-Diagramm)Nasslaminat-Panel (in Thesis-Diagramm mit Nr. 2)Nasslaminat-Panel (2. abgebrochener Versuch)Nasslaminat-Panel (1. abgebrochener Versuch)

Online abrufbar:http://students.sae.org/cds/formulaseries/rules/2015-16_fsae_rules.pdf

http://students.sae.org/cds/formulaseries/rules/2015-16_fsae_rules.pd

swiss-composite fertigungsverfahren

Suter Kunststoffe AG • CH-3312 Fraubrunnen • Tel. 031/761 06 07 • Fax 031/761 06 05 • [email protected] • www.swiss-composite.ch

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FertigungsverfahrenDie Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen für die Herstellung von Faserverbundbauteilen kann mitverschiedenen Verfahren geschehen. Die wichtigsten und deren Merkmale sind hier aufgeführt.

Handlaminieren*Das Handlaminieren ist das älteste, einfachste und am weitesten verbreitete Verfahren. Es genügen minimale technischeVoraussetzungen, weshalb es hauptsächlich für kleinere Serien, einfachere Bauteilgeometrien und für den Formenbauangewandt wird. Typische Bauteile sind Segelflugzeuge, Flugmodelle, Boote, Behälter und Prototypen aller Art. DieFormen dazu werden ebenfalls handlaminiert. Bei Verwendung von Formenharzen lassen sich hohe Oberflächengütenerreichen. Die Aushärtung erfolgt fast immer drucklos bei Raumtemperatur (sog. Kalthärtung). Erhöhte Temperaturenbei der Aushärtung sind nur dann erforderlich, wenn Formen und Bauteile später einer höheren Wärmebelastungausgesetzt sind (> ca. 60 °C).

Arbeitsschritte1. Auftragen eines Trennmittels auf die Formoberfläche.2. Einstreichen- oder spritzen einer Deckschicht auf Epoxyd- oder Polyesterbasis (z.B. UP-Vorgelat).3. Nach dem Angelieren der Deckschicht (wird auch als Feinschicht oder Gelcoat bezeichnet) werden die nachfolgenden

Gewebelagen schichtweise nass-in-nass aufgebracht. Deckschichten aus UP-Vorgelat werden durchgehärtet, bevormit Epoxydharz weiterlaminiert wird (z.B. über Nacht).Zum Laminieren wird zunächst eine Harzschicht aufgetragen. Danach werden die Gewebeverstärkungen eingelegtund sorgfältig mit Harz durchtränkt. Als Werkzeuge dienen vor allem Pinsel und Rillenroller/Velourwalzen.

4. Den Abschluss bildet oft ein Abreissgewebe. Das aus Nylonfasern bestehende Gewebe lässt sich nach dem Aushärtendes Harzes abschälen („abreissen“) und erzeugt dabei eine definiert rauhe, saubere und klebfreie Oberfläche zurweiteren Verarbeitung (z.B. zum Verkleben).

5. Die Aushärtung der Laminate erfolgt meist drucklos bei Raumtemperatur. Lediglich bei optimierten Leichtbauteilen,vor allem Sandwichbauteilen mit einem leichten Kern aus Schaum oder Waben, wird im Vakuum, also unter Druckgehärtet.Bestimmte Harzsysteme, vor allem Harze für den Flugzeugbau, benötigen zur optimalen Durchhärtung höhereTemperaturen. Die Bauteile werden entweder in der Form oder nach dem Entformen zusätzlich getempert. Die hierfürerforderlichen Temperaturen liegen, je nach Harzsystem, meist bei 50 – 60°C, in speziellen Fällen bis 230°C.

6. Nach der vollständigen Durchhärtung der Teile erfolgt die weitere Bearbeitung, z.B. durch Besäumen, Schleifen,Kleben.

Geeignete MaterialienAls Matrix (Bettungsmasse) werden flüssige Harze verarbeitet, vor allem Epoxyd- und Polyesterharze.Zur Verstärkung eigenen sich die speziell für diesen Zweck hergestellten und oberflächenbehandelten Glas-, Aramid-und Kohlefasern. Diese werden in einer Vielzahl geeigneter textiler Produkte angeboten. Die wichtigsten sind Rovings,Gewebe, Gelege, Bänder, Schläuche, Litzen, Vliese, Matten und Schnitzel.

Erreichbarer Faservolumengehalt:bei Mattenlaminaten ca. 15 - 20 Vol.-%, bei Geweben ca. 40 - 50 Vol.-%.min. 20 °C Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit um 60 %, gute Be- und Entlüftung

Merkmale des Handlaminierverfahrens:• geringer Werkzeugaufwand• geringe Investitionskosten• für kleinere und mittlere Serien bis ca. 1000 Stück gut geeignet• lohnintensiv, da überwiegend Handarbeit

*Laminieren: Unter Laminieren versteht man ein schichtweises Aufbauen eines Laminats. Ein Laminat istdemzufolge ein schichtweise aufgebautes Faserverbundbauteil. Das Wort Laminieren kommt vomLamellenartigen Aufbau, Lamellieren, Laminieren.



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VakuumpressenBeim Vakuumpressen wird das zuvor handlaminierte Bauteil mit der Form in einen Foliensack geschoben (nur beikleinen Teilen möglich) oder mit einer Folie abgedeckt, die am Formenrand luftdicht abgeklebt wird. Durch Absaugender Luft presst sich die Folie auf das Laminat und drückt es gegen die Form. Der max. erreichbare Druck ist derUmgebungs-Luftdruck und beträgt < 1 bar.Die Pumpen von R&G bzw. Suter Kunststoffe AG beispielweise erzeugt ein Vakuum von ca. 90%, also ca. 0,9 bar, diesentspricht einem Pressdruck von 9 t/m2!Dieser Pressdruck kann auch zu hoch sein (Sandwichbauteile, Styroporkerne etc.) und muss dann mittels Falschluft-Ventil auf einen tieferen Wert reduziert werden. (Sandwichtragflächen Apachi/Styropor z.B. ca. 20-30% = 0.2 - 0.3 bar)

Das Vakuumpressen wird vor allem angewandt um:• den Faseranteil des Laminates zur erhöhen, also um überschüssiges Harz herauszudrücken.• leichte Stützstoffe wie z.B. Schaumkunststoffe oder Waben mit hochfesten Deckschichten aus Harz und Gewebe zuverkleben und so ein extrem leichtes und steifes Bauteil herzustellen.

Um diese Ergebnisse zu erzielen, muss das Bauteil mit gleichmässigem Druck gepresst werden. Dazu wird dasLaminat zunächst mit Abreissgewebe und einer nichthaftenden Lochfolie abgedeckt. Darauf wird ein luftdurchlässigesVlies gelegt, das die Aufgabe hat, das Vakuum gleichmässig zu verteilen und überschüssiges Harz aus dem Laminataufzusaugen. So wird ein hoher und gleichmässiger Fasergehalt im Bauteil erzielt.Die Formen werden beim Vakuumieren nicht besonders hoch belastet, so dass sie wie schon beim Handlaminierverfahrenrelativ leicht aufgebaut sein können.Die Aushärtung erfolgt meist bei Raumtemperatur. Eine anschliessende Temperung der Bauteile ist, wie schon beiHandlaminaten, noch in der Form oder nach dem Entformen möglich.

Merkmale des Vakuumverfahrens:• geringer Werkzeugaufwand• mittlere Investitionskosten• arbeitsintensiv• leichter bei gleichen Festigkeiten der Bauteile

**Autoklav-VerfahrenDas Autoklav-Verfahren ist eines der teuersten und aufwendigsten Verarbeitungsverfahren. Es wird in der Regel nurbeim Einsatz von Prepregs angewandt. Prepregs sind mit einem speziellen Harz vorimpregnierte (Preimpregnated) und„angehärtete“ Verstärkungsgewebe, die von spezialisierten Firmen (den sogenannten Prepregern) nach Kundenwunschgefertigt werden.Aus Prepregs lassen sich komplizierte, mechanisch und thermisch hochbelastbare Bauteile pressen. Der Faser-volumengehalt liegt dabei über 60 %, der Luftporengehalt ist äusserst gering.Aufgrund der hohen Kosten wird das Autoklav-Verfahren hauptsächlich zur Herstellung komplexer Bauteile mit höchstenAnforderungen z.B. in der Luft- und Raumfahrt sowie im Rennsport eingesetzt.

Arbeitsschritte1. Auftragen eines Trennmittels auf die Formoberfläche.2. Ablegen der einzelnen Prepreg-Lagen (manuell oder mittels Tapelegemaschine)3. Abdecken mit Lochfolie, Saugvlies und Vakuumfolie4. Vakuum anlegen (Dichtheit prüfen)5. Aufbau in den Autoklaven bringen6. Aushärten unter Druck und hoher Temperatur7. Abkühlen8. Belüften und Entnehmen

Während beim „normalen“ Vakuumverfahren ein max. Druck von < 1 bar erreicht wird (nämlich der Umgebungsluftdruck)kann der Autoklav, der ja ein Druckgefäss darstellt, einen wesentlich grösseren Druck auf das Laminat bringen. UmPrepregs aushärten zu können, kann im Autoklav zusätzlich geheizt werden. (Drücke > 6 bar und Temperaturen bis 170°C sind möglich und üblich)

FormenGFK, Metall, CFK



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Für die Herstellung grosser, sphärisch geformter CFK-Bauteile werden meist CFK-Formen verwendet, da aufgrundder annähernd gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Form und Bauteil der Verzug der Bauteileäusserst gering ist.

Merkmale des Autoklav-Verfahrens:• hohe Investitionen erforderlich• arbeitsintensiv• lange Taktzeiten (bedingt durch den manuellen Aufbau• Aufheiz- und Härtezyklus bis zu 7 h)• leichter bei gleichen Festigkeiten der Bauteile• definiert tiefer Harzanteil, gute Reproduzierbarkeit

**Autoklav: Ein Autoklav besteht im wesentlichen aus einem Stahl-Druckbehälter mit einer grossen, dichtund druckfest verschliessbaren Türe, sowie in der Regel einer Heizung (für Prepreg unabdingbar).Der Witz ist nun der , dass in diesem Druckbehläter mit einem Kompressor ein wesentlich höherer Druckaufgebaut werden kann, als dies uns der atmosphärische Druck (1bar) bietet. Uebliche Drücke sind 3-6 bar.

InjektionsverfahrenBeim Injektionsverfahren wird zunächst das trockene Verstärkungsmaterial in die Form eingelegt. Die Imprägnierungmit Harz erfolgt erst nach dem Schliessen der Form, indem die Matrix (Harz) in die Form eingespritzt oder eingesaugtwird. Als RTM (Resin Transfer Moulding) bezeichnet man das Verfahren, bei dem die Harz/Härter-Mischung aus einemVorratsbehälter in die Form eingebracht wird, während beim RIM (Resin Injection Moulding)-Verfahren die hochreaktivenKomponenten erst unmittelbar vor dem Einspritzen gemischt werden.Für die Herstellung komplizierter Bauteile ist es sinnvoll, vorgeformte Verstärkungsmaterialien zu verwenden. Hauptsächlichwerden thermoplastisch gebundene Matten und Gewebe eingesetzt, die vorher durch Wärme vorgeformt wurden. Einezweite Variante sind geflochtene oder gewickelte „Vorformlinge“, die auf einem Formkern mit wechselndem Durchmesseraufgebaut werden. Aufgrund der geringen Fliessgeschwindigkeit des Harzes und der Fixierung der Fasern bleibt dievorgesehene Faserorientierung erhalten, was zu reproduzierbar guten mechanischen Eigenschaften der Bauteile führt.

Geeignete MaterialienAls Matrix (Bettungsmasse) werden niedrigviskose Epoxyd- und Polyesterharze verarbeitet. Zur Verstärkung eigenensich die speziell für diesen Zweck hergestellten und oberflächenbehandelten Glas-, Aramid- und Kohlefasern in Formvon Geweben, Gelegen, Bändern, Vliesen und Matten.

FormenGFK- oder Aluminiumformen bei Prototypen und Kleinserien (im RTM-Verfahren)beheizte Stahl- oder Aluminiumformen bei grösserer Stückzahl (im RIM-Verfahren)

Merkmale des Injektionsverfahrens:• Formkosten sind bei RIM und RTM etwa gleich, aber höher als beim Vakuumverfahren• Höhere Investitionskosten beim RIM-Verfahren als bei RTM• Zykluszeiten bei RTM je nach Harz einige Stunden (in beheizten Formen), RIM erheblich kürzer durch Verwendungreaktiverer Matrixsysteme.

WickelnBeim Wickelverfahren werden die Verstärkungsfasern auf einen Positivkern aufgewickelt. Dieses Verfahren eignet sichvorwiegend zur Herstellung rotationssymmetrischer Bauteile wie Behälter, Rohre und Wellen. Mit mehrachsig bewegbarenFadenführungen können auch kompliziertere Bauteile wie z.B. Rohrkrümmer gewickelt werden. Man unterscheidetzwischen Drehmaschinen, Taumel- und Planeten-Wickelverfahren.Eine Wickelmaschine besteht aus einer Drehvorrichtung für die Rotationsbewegung des Wickelkerns, einer Fadenführung,einem Harz-Tränkbad und einem Spulenständer für den Roving (Faserstrang).

Geeignete MaterialienAls Matrix (Bettungsmasse) werden niedrigviskose Epoxyd- und Polyesterharze verarbeitet. Zur Verstärkung werdenhauptsächlich Rovings, zum Teil auch Bänder verwendet.



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WickelkerneDie Kerne sind je nach Bauteilgeometrie:• wiederverwendbar (leicht konisch);• verlorene Kerne (verbleiben im Bauteil, bestehen meist aus Metall oder Kunststoff);• auswaschbar bzw. herauslösbar (Spezialgips, Schaumstoffe).

Merkmale des Wickelverfahrens:• hohe Genauigkeit und gute Reproduzierbarkeit• weitgehend automatisierbar• wirtschaftlich (Drehbankwickelanlage)

Für das Wickeln von Bauteilen -hier mit einem Glasroving- werden sehr dünnflüssige Harz/Härter-Systeme wie L 20 /Härter SG eingesetzt.

PressverfahrenDas Pressverfahren ist für die Herstellung von FVK-Teilen in grossen Stückzahlen geeignet. Die Reproduzierbarkeit istgut, die Fertigung weitgehend automatisierbar, die Taktzeiten sind gering. Benötigt wird eine hydraulische Oberkolben-Kurzhubpresse mit Steuerung.

Geeignete MaterialienHauptsächlich Glasfasern in Form von Matten und Geweben sowie Aramid- und Kohlenstoff-Filamentgewebe in Verbindungmit Epoxyd- und Polyesterharzen. Man unterscheidet in:

• SMC (Sheet Moulding Compound)• BMC (Bulk Moulding Compound)• GMT (Glasmattenverstärktes Thermoplast)

Üebliche Verfahren:• Heisspresstechnik• Kaltpresstechnik• Nass-Pressverfahren• Prepreg-Pressverfahren

HeisspresstechnikHerstellung kleiner und mittlerer Bauteile in Grossserien. Es werden beheizbare, hartverchromte und polierteMetallwerkzeuge eingesetzt.

KaltpresstechnikFertigung grösserer Teile in mittleren Stückzahlen in einer unbeheizten Kunststofform.

Nass-PressverfahrenTrockene Verstärkungsmaterialien (Gewebe, Gelege, Matten oder Vorformlinge) werden in die Form eingelegt. Danachwird eine abgewogene Menge Harzes eingegossen oder injiziert. Die Schliessgeschwindigkeit des Werkzeuges wirdso gewählt, dass ein Aufreissen der Glasverstärkung infolge hoher Strömungsgeschwindigkeit des Harzes vermiedenwird. Die Werkzeugtemperatur beträgt je nach Art des Harzes 90 - 140 °C, der Pressdruck auf dem Bauteil 5 - 25 bar.

Prepreg-VerfahrenHier werden vorimprägnierte Verstärkungsmaterialien verarbeitet. Zur Herstellung flächiger Bauteile mit konstanterWandstärke werden Matten- und Gewebeprepregs (GMT, SMC) verwendet, für Formteile mit unterschiedlichen oderscharf abgesetzten Wandstärken Pressmassen (BMC).

Verarbeitungsbedingungen z.B. beim SMC:• Pressdruck 20 - 250 bar• Temperatur 140 - 160 °C

Online abrufbar:http://www.suterkunststoffe.ch/pdf/produkteuebersicht.pdf

http://www.suterkunststoffe.ch/pdf/produkteuebersicht.pdf

suter kunststoffe ag aefligenstrasse 3 3312 fraubrunnen www.swiss-composite.ch [email protected] Tel. 0041(0)31-763 60 60

Seite 1

swiss-composite

Faserverbund-

WerkstoffdatenEine Sammlung der wichtigsten Werkstoffdaten für den Anwender von

Faserverbund-Materialien sowie allgemeine Daten und Tabellen.


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swiss-composite Daten der Matrix-Harze unverstärkt

Der Schwund erfolgt bei Epoxydharzen in der fl üssigen Phase, also hauptsächlich innerhalb der Verarbeitungszeit. Sobald die Harzmasse fest wird, tritt praktisch kein weiterer Schwund auf. Die Nachschwindung ist bei unverstärkten Harzmassen am grössten. Verstärkungen, z.B. durch Glasgewebeein-lagen, verringern das Schwundmass erheblich. Beim Tempern (Nachhärten bei erhöhter Temperatur) ist ebenfalls eine leichte Nachwschwindung zu erwarten, da sich noch reaktionsfähige Harz- und Härtermoleküle verbinden und somit enger zusammentreten. Bei Polyesterharzen haben wir einen wesentlich grösseren Schwund zu erwarten. Zudem tritt der Schwund während der ganzen Härtungsphase kontinuierlich auf. Eine optimale Faserhaftung wird dadurch erschwert, da die Matrix während der ganzen Härtung wandert.

Werkstoff Beständig gegen Nicht beständig gegen Brennbarkeit Reparatur (Auswahl) (Auswahl)

Polyesterharze Wasser, wässrige Lösungen heisses Wasser, konzentrierte nicht aufl lami- Heizöl, Benzin Säuren und Laugen, Benzol, selbst- nieren und Alkohol, Toluol verlöschend klebenEpoxydharze Benzin, Benzol, Heisses Wasser, Ester, schwer aufl ami- Mineralöle, Fette konzentrierte Säuren und entzündbar, nieren und Laugen, Ketone, Aceton brennt weiter klebenVinylesterharze 37% HCL, Chlordioxid, 75% H2SO480 °C, nicht aufl ami- Seewasser, Wasser, 15% NaOH (65 °C) selbst- nieren und Kohlenwasserstoffe verlöschend kleben

Die Bruchdehnung von Laminierharzen muss vorzugsweise gleich oder grösser der Bruchdehnung der Verstär-kungsfasern sein, damit im Belastungsfall kein Bauteilversagen durch Brüche und Risse im Harz eintritt. Verarbeitungtemperatur: Der höchste Wert beschreibt die maximal erforderliche Temperatur bei der Warmhärtung. Diese Warmhärtung ist nur bei einigen Temperharzen mit entsprechend hoher Temperarurbelastbarkeit erforderlich. Die überwiegend angebotenen kalthärtenden Harze erreichen bei Raumteperatur nahezu ihre volle Festigkeit. Die Gebrauchstemperatur der Bauteile liegt meist bei 50-80°C.

Werkstoff Dichte Bruchdehnung Lieferform Verarbeitungs- Gebrauchstemperatur g/cm3 % temperatur der BauteilePolyesterharze 1.12 - 1.25 unter 3% fl üssig 20 - 180°C 50 - 160°CEpoxydharze 1.1 - 1.25 6 - 8% fl üssig 20 - 230°C 45 - 230°CVinylesterharze 1.07 3.5 - 7% fl üssig 20 - 175°C 100 - 150°C

Werkstoff Zugfestigkeit Zugmodul Biegefestigkeit Biegemodul MPa GPa MPa GPa

Polyesterharze 50 - 70 3,5 - 4,7 60 - 120 4,0 - 5,0Epoxydharze 70 - 90 2,8 - 3,6 140 -160 4,5 - 6,0Vinylesterharze 75 - 85 3,4 - 3,5 125 -135 3,2 - 3,8

Werkstoff Verarbeitungs- Nach- Reaktionswärme Lager- schwindung schwindung fähigkeit

Polyesterharze 6 - 10% bis 3% dunkel, kühl, gut ver- Linear um 2% schlossen bis 6 Monate.Epoxydharze 1 - 3% < 1 dunkel, gut verschlossen mindestens 12 MonateVinylesterharze 1 bis 1 dunkel, kühl, gut verschlossen bis 6 Monate

exotherme Reaktion mit teil-weise hoher Wärmeentwick-lung (besonders beim Ver-giessen zu berücksichtigen, Härter entsprechend aus-wählen).


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swiss-composite Allgemeine Daten über gehärtete Epoxydharze (Unverstärkt):

Wärmeausdehnungskoeffi zient / coeffi cient de diletation thermique 60 - 70 • 10-6 KelvinWärmeleitfähigkeit / conductibilité calorifi que 0.52 W/m • KelvinOberfl ächenwiderstand / 1013 Ωspez. Durchgangswiderstand / 1015 Ω cm

Wärmeausdehnung:Der thermische Ausdehnungskoeffi zient gibt die lineare Dimensionszunahme bei Erwärmung in % an. D.h. bei einem Koeffi zient von 2 x 10-4 m/ (mK) beträgt die lineare Dimensionszunahme bei einer Temperaturerhöhung um 1 Kelvin 0.02%. Hat ein Formteil eine Länge von z.B. 1 Meter, entspricht dies einer Längenzunahme von 0.1mm. Eine Temperaturerhöhung um 50 Kelvin führt demnach zu einer linearen Dimensionszunahme von bereits 1 %. Die Volumenzunahme bei Temperaturerhöhung entspricht dem dreifachen der linearen Zunahme.


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swiss-composite

Festigkeitswerte von Gewebe-Laminaten Mechanical properties of fabric laminates

Glas 1) Kohlenstoff 2) Aramid 2)

Glass 1) Carbon 2) Aramid 2)

Zugfestigkeit / Tensile strength 3) 330-400 560-650 460-540MPa (DIN EN 61) 4) 590-680 950-1100 790-900

E-Modul Zugversuch / Tensile modulus 3) 19-21 52-58 22-27GPa (DIN EN 61) 4) 24-35 90-100 44-47

Druckfestigkeit / Compressive strength 3) 310-440 450-520 130-165MPa (DIN 534554) 4) 480-600 600-800 180-190

1) Werte bezogen auf Faseranteil 43 Vol.-%2) Werte bezogen auf Faseranteil 50 Vol.-%3) Bidirektionale Gewebe (Kette und Schuss sind gleich) Die höheren Werte werden von Köper- und Atlasge- weben bei optimaler Laminatsqualität erreicht.4) Unidirektionale Gewebe. Werte sind abhängig vom Kette-Schuss-Verhältnis

1) Values based on 43% fi bre volume fraction2) Values based on 50% fi bre volume fraction3) Bidirectional fabric (warp and weft are equal). The higher values are obtained with twill and sateen at the optimal laminate quality4) Unidirectional fabric. Values depend on proportion of warp to weft threads

Laminat Daten

The above table lists recommended values based on laminates of fabric and epoxy resin. These values may vary depending on the fabric construction, the resin, and the processing conditions.

Die angegebenen Werte sind Richtwerte, ermittelt an Laminaten aus Gewebe und Epoxydharz. Sie sind abhängig von der Gewebekonstruktion, dem Harz und den Ver-arbeitungsbedingungen.

Wie schwer wird ein Glasfaser-Laminat?Das Gewicht eines Glas-Laminats hängt weitgehend vom Faservolumenanteil ab, also vom Verhältnis Gewebe/Harz. Bei Glas-Geweben wird im Handlaminierverfahren ca. 40 - 50% Faservolumenanteil er-reicht, bei Glasmatten lediglich 15 - 20%. Durch Absaugen des Laminats, also bei geeigne-ter Verarbeitung im Vakuum, kann der Faservolumenanteil gesteigert werden. Bei der Ver-arbeitung im Autoklaven mit entsprechendem Druck kann sogar ein Faservolumenanteil von 60% erreicht werden.

Die Dicke des Laminats kann man folgendermassen bestimmen: d = q / (rho * phi * 1000) Hier ist q das Gesamtlagengewicht in g/m², z.B. bei 3 Lagen 90g-Gewebe 270 g/m². rho ist die Dichte der Fasern (Glasfaser: 2,55 g/cm³) phi ist der FaserVOLUMENanteil (z.B. 0,4 für 40%)

Man bestimmt den Fasergewichtsanteil = Faservolumenanteil (z.B. 0,4) * Dichte der Faser (2,55g/cm³) * (Faservolumenanteil (0,4)* Dichte der Faser (2.55g/cm3) + Harzdichte (1,1 g/cm³) * (1 - Faservolumenanteil))

Für GfK mit einem Faservolumenanteil von 40% ergibt sich entsprechend dem obigen Bei-spiel ein Fasergewichtsanteil von 0,4* 2,55 / (2,55 * 0,4 + 0,6 * 1,1) = 0,61Das Gewicht des trockenen Gewebes ist also 57% des späteren Gesamtgewichts und das Gesamtgewicht demnach das 1 / 0,61 = 1,64-fache des Gewichts des trockenen Gewebes.


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swiss-composite Material Vergleichstabellen

Wärmeleitfähigkeit verschiedener Werkstoffe:Werkstoff W/m • KelvinAluminium / 230Duraluminium 170Zink 112Eisen 172Stahl 50,2V2A-Stahl 14Epoxydharz gefüllt mit Alu oder Graphit 1,6 - 2,6Epoxydharz gehärtet 0.52Polyester/Glas-Laminat gehärtet 0,31AFK (Aramid (Kevlar) Laminat) 0.13GFK (Glaslaminat gehärtet) 0,8CFK (Carbonlaminat gehärtet) 15 - 40 (Faserrichtung)E-Glas, R-Glas, S-Glas 1Aramidfasern (Kevlar HM) 0,04 - 0,05Carbonfasern (Kohlenstofffasern) 17Eichenholz 0,186Tannenholz 0,128Glasgewebe 0,9

Vergleichswerte verschiedener Werkstoffe

Typische Kennwerte Einheit Kiefernholz Dural-Alu Titan Stahl GFK1) CFK1)

Typical characteristics Unit Pine wold Duralumin Titanium Steel GRP1) CFP1)

Dichte g/cm3/20°C 0.5 2.8 4.5 7.8 2.1 1.5Density g/cm3 at 20°C

Zugfestigkeit MPa 100 350 800 1100 720 900Tensile strength

E-Modul GPa 12000 75000 110000 210000 30000 88000Modulus of elasticity

Reisslänge km 20 13 18 14 34 60breaking length

Spez. E-Modul km 2400 2700 2400 2700 1400 5900Spec. modulus of elasticity


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swiss-composite Faserdaten

Physikalische Eigenschaften der wichtigsten Fasern / Physical properties of the most important Fibres

Einheit E-Glas Aramid Carbon Dyneema HM HT SK 65

Dichte g/cm3 2,6 1,45 1,78 0.975Density

Zugfestigkeit MPa 3400 2800 3400 3000Tensile strength

Elastizitätsmodul II GPa 73 100 235 95Modulus of elasticity II

Elastizitätsmodul ⊥ GPa 73 5,4 15Modulus of elasticity ⊥

Druckfestigkeit GPa 1000Compressive modulus

Bruchdehnung % 3,5 - 4 2,8 1,4 3.6Elongation at break

Querkontraktionszahl 0.18Poisson ratio

Wärmeausdehnungskoeffi zient II 10-6K-1 5 -3,5 -0,1 -12Coeffi cient of thermal expansion II

Wärmeausdehnungskoeffi zient ⊥ 10-6K-1 5 17 10Coeffi cient of thermal expansion ⊥

Wärmeleitfähigkeit W/m·K 1 0,04 17 20Thermal conductivity

spez. elektrischer Widerstand Ω·cm 1015 1015 10-3 - 10-4 3.6Resistivity

Dielektrizitätskonstante 106 Hz 5,8-6,7 2.25Dielectric constant

Zersetzungstemperatur °C >400 550 144-152Degradation temperature

Feuchtigkeitsaufnahme % 0,1 3,5 0,1 keine20°C/65% rel. LuftfeuchtigkeitMoisture absorption 20°C/65% relative air humidity

II Faserlängsrichtung / along the fi bres⊥ Faserquerrichtung / transverse to the fi bres


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swiss-composite Faser, resp. Garn- und Rovingbezeichnungen

Die Bezeichnung für Garne und Rovings erfolgt in der Regel in tex und bezieht sich auf das Gewicht. Die Tex-Nummerierung informiert darüber, wieviel Gramm 1000m eines einfachen Fadens wiegen. Oder anders augedrückt: 1 tex ist diejenige Feinheit, bei der eine Faser oder ein Garn von 1 km Länge 1 g wiegt. 1 tex = 1 g/km.

1 Millitex mtex = 0.001 g/1000 m = 0.001 tex1 Zentitex ctex = 0.01 g/1000 m = 0.01 tex 1 Dezitex dtex = 0.1 g/1000 m = 0.1 tex1 Tex tex = 1 g/1000 m = 1 tex1 Decatex datex = 10 g/1000 m = 10 tex1 Hektotex htex = 100 g/1000 m = 100 tex1 Kilotex ktex = 1000 g/1000 m = 1000 tex

Eine weitere Bezeichnung, vorallem bei Carbon, ist K und bezieht sich auf die Anzahl Fila-mente pro Roving.

1 K (K=Kilo=Tausend) = 1000 Filamente pro Roving 6 K = 6000 Filamente pro Roving 12 K = 12000 Filamente pro Roving 24 K = 24000 Filamente pro Roving


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swiss-composite

Tg ( Glasübergangstemperatur)Mit diesem Begriff wird diejenige Temperatur beschrieben, bei der amorphe oder teilkristaline Polymere vom fl üssigen in den festen Zustand übergehen. Dabei tritt eine schlagartige Aenderung der physikalischen Kenngrössen, wie z.B. Härte und Elastizität ein: Unterhalb der spezifi schen Tg ist ein Polymer glasartig und hart, beim Ueberschreiten der Tg geht es in einen weichen, amor-phen Zustand über.

Die Uebergänge erfolgen meist in einem mehr oder weniger breiten Temperaturbereich, so dass man häifi g auch vom Glasumwandlungsintervall bzw. vom Erweichungsbereich spricht. Auch die Bezeichnung Einfriertemperatur ist gebräuchlich.

Die Glasübergangstemperatur kann nach verschiedenen Messverfahren bestimmt werden, so dass für Vergleichszwecke bei einer Angabe auch die entsprechende Bestimmungsmethode bzw. die zugrundeliegende Prüfnorm genannt werden sollte.

Quelle: http://www.chemie.fu-berlin.de/fb/fachdid/kunststoffe/glas.htm http://www.kunstharzputze.de/abc/kap3/g04.htm

ViskositätDie Fliessfähigkeit (Viskosität) von Stoffen wie Harze und Härter ist in der Einheit mPa·s (Milipascal x Sekunden) angegeben. Diese lässt sich am besten einschätzen, wenn man die Werte bekannter Flüssigkeiten betrachtet.

Viskositätsbereiche (in mPa·s)

200’000 200’000 Mayonaise, weiche Schmierfette Kl.0 160’000 Getriebefl iessfette Kl. 0 150’000 Senf 140’000 Zahnpasta 100’000 100’000 Joghurt 90’000 Handcreme 50’000 Marmelade 30’000 Tomatenketchup 10’000 10’000 Honig 5’000 Getriebeöle 2’000 Fruchtsäfte 900 Epoxydharz L 20 700 Epoxydharz L, Epoxydharz L 285 (LF) 400 Epoxydharz HT 2 320 Härter L 200 Härter HT 2 100 100 Härter 285, 286, 287 (LF1, 2, 3) 80 Salatöle 20 Milch 1 1 Wasser dü

nnfl ü

ssig

dick

fl üss

ig, p

astö

s

Allgemeine Daten und Tabellen

Der Flammpunkt:Der Flammpunkt ist die niedrigste Temperatur, bei der eine Flüssigkeit unter bestimmten Versuchs-bedingungen Dämpfe in solcher Menge entwickelt, dass diese im Gemisch mit Luft durch eine Zündquelle zur Entzündung gebracht werden können.


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swiss-composite Basalt-Roving / Basalt roving

Basaltrovinggewebe 500 g/m2

Silan, Leinwand 1/1, Breite 120 cm

Basalt-Roving 1600-tex und 2400-tex

Anwendungsgebiet:Dickes, preisgünstiges Gewebe für die Herstellung von Formen, Booten und Be-hältern. Schneller Aufbau dicker, steifer Laminate. Basalt ist ein schwarzes, basi-sches Lavagestein. Die Technologie, aus diesem Gestein ein endloses Filament zu produzieren wurde schon vor über 30 Jahren in der Sowjetunion entwickelt. Ein für kommerzielle Zwecke nutzbares Produkt ist abererst jetzt verfügbar.

EigenschaftenBei nur 5% höherer Dichte als der gebräuch-lichen E-Glasfaser bietet die Basalt-Faser im Vergleich dazu eine um 15 % höhere Zugfestigkeit, höhere Druckfestigkeit und Steifi gkeit (E-Modul). Die thermische Belastbarkeit ist hoch, die Faser selbst schmilzt erst bei 1450 °C. Die chemische Beständigkeit, ins-besondere gegen starke Säuren und Laugen sowie Lösemittel ist sehr gut. Auch gegen UV-Strahlung, biologische Einwirkungen und Korrosion ist das Ma-terial sozusagen von Natur aus geschützt. Basalt-Fasern sind zu 100% natürlich und inert, d.h. als ungiftig und nicht carcinogen eingestuft. Geeignet für Epoxydharze, Vinyl-ester-harze und Polyesterharze.

Basalt roving fabric 500 g/m2Silan, Plain weave 1/1, width 120 cm

Basalt-roving 1600-tex and 2400-tex

Application:Thick, lowpriced farbric for manufacturing moulds, boats, and receptacles. Fast layup of thick, stiff laminates. As a basic material, basalt is a black, alkaline extru-sive rock. The technology which enables a continuous fi lament to be produced fromthis rock was developed over 30 years ago in the then Soviet Union. A product which could be used for commercial purposes has only now, however, become available.

PropertiesWith only 5 % higher density than the con-ventional E glass fi bre, basalt fi bre offers in comparison with it a 15 % higher tensile strength, higher compressive strength and rigidity (modulus of elasticity). The thermal stability is extrem-ely high, the fi bres themselves only begin to melt at 1450 °C. The chemical endurance, espe-cially against strong acids, lyes and sol-vents, is very good. The material is also protected, so to speak by nature, against UV radiation, organic effects and corrosion. Basalt fi bres are 100 % natural and inert, i.e. they are classifi ed as non-poisonous and non-carcinogenic. Suitable for epoxy, vinyl ester and poly-ester resins.

Neu!

Technische Daten Basalt-Faser E-GlasDichte g/cm3 2,75 2,60Zugfestigkeit MPa 4840 3450Druckfestigkeit MPa 3792 3033E-Modul MPa 89000 77000Bruchdehnung % 3,15 4.70

Technical data Basalt fi bre E-GlassDensity g/cm3 2,75 2,60Tensile strength MPa 4840 3450Compressive strength MPa 3792 3033Mudulus of elasticity MPa 89000 77000Elongation at break % 3,15 4.70

Online abrufbar:http://www.brr.ch/web4archiv/objects/objekte/metals/prospekte/2/brmetals_2014-151.pdf

http://www.brr.ch/web4archiv/objects/objekte/metals/prospekte/2/brmetals_2014-151.pdf

Skript zur ETH-Vorlesung 151-0307-00L

Composites Technologien

Prof. Dr. Paolo Ermanni Version 4.0

Zürich August 2007

David Schuler

Typewritten text

Online abrufbar: http://www.structures.ethz.ch/education/master/intro/com pulsory/composites/Skript/151-0307-00L-V4.0_Composite s-Technologien.pdf

http://www.structures.ethz.ch/education/master/intro/compulsory/composites/Skript/151-0307-00L-V4.0_Composites-Technologien.pdf

COMPOSITES TECHNOLOGIEN

3-5 Version 4.0 (August 2007)

thermoplastischer Matrix und ermöglichen die wirtschaftliche Herstellung von geometrisch komplexen semistrukturellen Bauteilen.

• Drapierprozesse: Sie umfassen etablierte Verfahren zur Herstellung kontinuierlich verstärkter FV- Strukturen, wie die Nasslaminier-, Autoklav- und Presstechnik.

• Injektionsprozesse: Charakteristisch für sämtliche Injektionsverfahren ist die nachträgliche Imprägnierung eines trockenen Faservorformlings mit einer flüssigen Matrix. Dies geschieht sowohl in geschlossenen (RTM-Verfahren) als auch in offenen Formen. Beim Vacuum assisted Resin Infusion (VARI) Prozess ist die offene Form von einer flexiblen Membran bedeckt und das Harz wird unter Vakuum eingebracht.

Etablierte Verfahren für die Herstellung von FV-Bauteilen mit kontinuirlicher Faserverstärkung sind in den Tabelle 1 und Tabelle 2 wiedergegeben.

Tabelle 1 Typische Anwendungsbereiche für Verarbeitungsverfahren mit duroplastischer Matrix

Verfahren Einschränkung der Bauteilgrösse durch Anwendungen

Handlaminieren Verarbeitungszeit des Harzes Sportboote, Windblätter, Modellbau

Autoklaventechnik Grösse des Autoklaven Flugzeug-Beplankungen

Wickelverfahren Anlage, Steifigkeit und Gewicht des Wickeldornes Druckkessel, Eisenbahn-Waggon

RTM-Verfahren Formenträger, Zughaltekraft des Werkzeuges Fahrzeugbau, Sportindustrie

Tabelle 2 Qualitative Beurteilung gängiger Verarbeitungsverfahren mit duroplastischer Matrix in Bezug auf Bauteil-/Strukturmerkmale

Handlaminieren Prepregtechnik Wickeltechnik RTM-Technik

Geometrie komplex komplex rotationsähnlich komplex

Löcher / Inserts möglich möglich schwierig möglich

Versteifungen möglich möglich schwierig möglich

Hinterschneidungen möglich möglich nicht möglich schwierig

Oberfläche mässig - gut1 gut1 mässig1 gut 2

Faserarchitektur beliebig beliebig begrenzt beliebig

Typisches Faservolumengehalt 40 % 65 % 50 % 50 %

Mechanische Eigenschaften mittel hoch mittel mittel

Qualität mässig sehr gut mittel gut

Reproduzierbarkeit mässig sehr gut gut gut

1 Nur einseitig 2 Beidseitig



dieser komplexen Thematik empfehlen wir die entsprechende Fachliteratur. Es ist einleuchtend, dass die Genauigkeit der Kostenaussage sehr stark mit dem Stand der jeweiligen Entwicklung korreliert. Bauweisenbetrachtungen spielen diesbezüglich insbesondere in einer früheren Entwicklungsphase eine ausschlaggebende Bedeutung und werden aus diesem Grund im Abschnitt 6.2 vorgestellt. Zielkostenmanagement ist ein zentraler Aspekt und wird im Abschnitt 6.2.1 behandelt. Im Abschnitt 6.4 werden des Weiteren die verschiedenen Kostenarten eingeführt und diskutiert. Auf die Herstellkosten bzw. auf die Möglichkeiten zur Beeinflussung der Herstellkosten wird in den Abschnitten 6.5 und 6.6 eingegangen. Abschnitt 6.7 stellt schliesslich ein Anwendungsbeispiel vor. Dabei handelt es sich um ein Verfahren für die Herstellung von integralen Flugzeugrumpfstrukturen.

6.2 Bauweisen für FV-Bauteile

Eine frühzeitige Betrachtung von Kosten- und Nutzenaspekten erfordert eine Betrachtung der Konstruktion nach technologischen Merkmalen. Der Begriff Bauweisen umfasst in diesem Zusammenhang ganz allgemein das optimierte Zusammenwirken aller erforderlichen Fachdisziplinen wie Werkstofftechnik, Auslegung und Konstruktion, Fertigung und Bewertung. Bauweisen stellen somit generische Konzepte dar /2/. Im Rahmen der Faserverbundtechnik sind folgende bauweisentechnologische Richtungen vorhanden, wobei komplexe Strukturen häufig aus einer Kombination dieser drei Bauweisen bestehen:

Differenzierte Bauweise

Integralbauweise

Sandwichbauweise

6.2.1 Differenzierte Bauweise

Bei dieser Bauweise wird eine komplizierte Grosstruktur in einzelne, meist sehr einfach zu fertigende Bauelemente zerlegt und aufgeteilt, die in anschliessenden Montageschritten durch entsprechende Fügevorgänge zur Gesamtstruktur zusammengesetzt werden. Dies kann durch Verfahren wie Kleben, Loten, Schweissen, Bolzen, Nieten usw. geschehen.

Die Fertigungskosten zur Herstellung der einzelnen Komponenten sind meistens gering; der Aufwand für die Montage der Einzelteile zur Baugruppe oder zur Struktur dagegen hoch. Die Differentialbauweise ist aus der Metalltechnik seit vielen Jahren bzw. Jahrzehnten bekannt und bewährt. Aus lagerfähigen Halbzeugen (Tafeln, Bleche, Profile, etc.) werden ausgestanzte oder gefräste Platinen und Profile in verschiedenen Umformverfahren, wie z.B. Gummipressen, oder in /1/ beschriebenen Technologien in sehr kurzen Taktzeiten zu räumlich verformten Einzelteilen mit weitgehend gleich bleibenden Wandstärken umgeformt.

DESIGN-TO-COST-ASPEKTE

© ETH Zürich, IMES-ST 6-6

Abbildung 2 Beispiel für differenzierte Bauweise: Druckdom A300 /2/

6.2.2 Integralbauweise

Die Integralbauweise ist entgegen der Differentialbauweise geprägt von dem Bestreben, möglichst viele Strukturelemente einer Baugruppe in einem einzigen Fertigungsvorgang herzustellen. Die Anzahl der Einzelelemente und damit die Anzahl der Verbindungen werden durch diese Bauweise drastisch reduziert, was sich natürlich in deutlich niedrigeren Montagekosten ausdrückt. Dafür sind die Aufwendungen für Werkzeuge sowie die Fertigungsvorgange selbst wesentlich aufwendiger und teurer. Diese Technik hat sich im Flugzeugbau, sowohl bei den metallischen als auch bei den Faserverbundwerkstoffen, für grosse Strukturkomponenten durchgesetzt.



Abbildung 3 Beispiel für Integralbauweise: Seitenleitwerk-Haut der Airbus A310 mit integrierten Stringern

6.2.3 Sandwichbauweise

Generell versteht man unter einem Sandwichaufbau einen Verbundwerkstoff, der aus hochsteifen und -festen Deckschichten zusammengesetzt ist, die mit einem schubsteifen Kern verbunden sind.

Laminat

Klebeschicht

Wabenkern

Klebeschicht

Laminat

Abbildung 4 Sandwichbauweise /3/

DESIGN-TO-COST-ASPEKTE

© ETH Zürich, IMES-ST 6-8

Durch konstruktive Massnahmen können mehrere der folgenden Eigenschaften kombiniert werden: hohe Steifigkeit, geringes Gewicht, Warme- und Schalldämmung, Schlag- und Splitterschutz, Brand- und Feuerschutz sowie Auftrieb im Schiffsbau, wobei einige dieser Attribute auch für monolithische Strukturen gelten.

Bei der Sandwichbauweise kommt neben den Deckschichten und Kernmaterialien vor allem dem Verbindungsbereich eine besondere Bedeutung zu. Ein Kleber - häufig als Klebefilm eingesetzt - muss in der Lage sein, zwischen Kern und Deckschicht eine hervorragende Anbindung sicherzustellen. Bei Schaumkernen steht dazu eine genügend grosse Klebefläche zur Verfügung. Dagegen ist bei Wabenmaterialien die Ausbildung einer Hohlkehlnaht von grosser Bedeutung, um eine möglichst grosse Anbindungsflache zu garantieren.

Abbildung 5 Beispiel für Sandwichbauweise: Transrapid TR08 /4/

6.3 Target Costing: Konzepte und Methoden

Gemäss VDI-Richtlininen /5/ sollte jede Forderung in der Anforderungsliste möglichst nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ zahlenmässig vorgegeben werden. Wo keine klare Forderung existiert, ergibt sich im Allgemeinen auch keine befriedigende Lösung. Bei technischen Forderungen, wie übertragbares Drehmoment, erreichbare Lebensdauer, zulässiges Geräusch, sind quantitative Angaben eine Selbstverständlichkeit – bei Kostenforderungen müssen sie es erst noch werden (Abbildung 6).

Structural SandwichComposites

AluminiumExtrusions

Structural SandwichComposites

AluminiumExtrusions

Assembling-Technologies- Riveting- Laser-welding

ttaar Berner Fachhochschule, Technik und lnformatik, Abteilung Automobiltechnik

¡4rx= ry= to =il

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SAE-Chassis aus Alublechen (April 2015) 12

5 FEM

Das 3D-Model des Rahmens wurde mit Siemens NX erstellt. Das FE-Model wurde mit NASTRAN erstellt

und gerechnet.

5.1 FEM – Alu-Profile

Die verwendeten Alu-Profile wurden mit einem 3D-Gitter modelliert. Eine weitere Möglichkeit wäre ein 1D-Git-ter gewesen, bei welchem jedoch keine Aussagen über die innere Bela-stung der Profile möglich gewesen wären.

Alu-Profile

Gittertyp CTETRA4

Elementgrösse variabel < 10 mm

Material Aluminium 5086

Stärke (Profil) 2 mm

5.2 FEM – Sandwichplatten

Im Vergleich zu FE-Modellen mit homogenen metalli-

schen Rohren gibt es bei der Modellierung von Sandwi-

chelementen einige spezielle Eigenschaften die zu be-

achten sind:

Sandwichplatten bestehen aus mehreren Kom-

ponenten:

o Deckschichten

Metallische oder homogene Kunst-

stoffdeckschichten können gut model-

liert werden.

o Verbindungsschicht

Eine Leimschicht zwischen den Deckschichten und dem Kern ist sehr schwierig zu

modellieren, da sich Leim anisotrop (richtungsabhängig) verhält.

o Kern

Solange der Kern aus einem homogenen Stoff besteht, kann er noch relativ gut mo-

delliert werden. Schwieriger wird es bei Stoffen die sich nicht mehr linear verformen,

z.B. schnell kollabieren. Schwierig sind auch anisotrope Werkstoffe wie Holz (wurde

früher oft im Busbau verwendet). Sehr aufwendig ist auch die Modellierung von Ho-

neycomb-Strukturen. Der Rechenaufwand übersteigt dabei schnell die Leistungsfä-

higkeit einer Workstation.

Verformte Sandwichstrukturen verhalten sich anders

Werden Sandwichplatten geknickt, in Formen gepresst oder Randzonen zwecks Verbindun-

gen gepresst, verhalten sich die Platten in diesen Zonen entsprechen anders.

Abbildung 18: Aluminium Wabenverbundplatten mit unterschiedlichen WabenstrukturenEs ist eine ungültige Quelle angegeben.


Modellierungs-Methoden Je nach Grösse des zu modellierenden Bauteils und Leistungsfähigkeit der Workstation muss eine ge-

eignete Methode für das FE-Modell gewählt werden. Eine detaillierte Modellierung, bei der sowohl

Deckschicht, sowie Kern und Verbindungsschicht berücksichtigt werden macht in den wenigsten Fällen

Sinn bzw. ist so oder so nur für sehr kleine Modelle berechenbar. Folgende Vereinfachungen sind denk-

bar:

Deckschichten als 2D-Elemente modellieren

fixe Verbindung der Deckschichten mit dem Kern (Vernachlässigung des Leims)

Homogenes Ersatzmaterial für den Kern wählen (Vernachlässigung der Makrostruktur)

Sandwichstruktur durch einzigen homogenen Werkstoff ersetzen (2D oder 3D)

Um ein genaues FE-Modell zu erstellen, sind Werkstofftests unerlässlich. Nur so können die Parameter

des FE-Modells so angepasst werden, damit sie mit dem Original übereinstimmen. Es muss jedoch be-

achtet werden, dass die Ergebnisse jeweils nur für die getesteten Lastfälle stimmen.

FEM ALUCORE® Der Vertreiber (3A Composites GmbH) der Wabenverbundplatten gibt folgende Kennwerte an:

Standarddicke 25 mm

Deckblechdicke (vorne/hinten) 1 mm

Gewicht 7,3 kg/m2

Widerstandsmoment 23,1 x10-6 m3/1m

3-Punkt-Biegeversuch Es wird eine 1 x 1 m grosse Platte mittig belastet und die Biegespannung ermittelt. Dabei soll der Wert

der Herstellerangabe erreicht werden:

𝜎 =𝑀

4 ∙ 𝑊=

𝐹 ∙ 𝑙

4 ∙ 𝑊=

1000 𝑁 ∙ 1 𝑚

4 ∙ 23,1 ∙ 10−6 𝑚3= 10,822 𝑁/𝑚𝑚2

Modell/Ersatzwerkstoff Es wurde in CAD nun eine 25x1000x1000 Platte aus einem Stück modelliert, welche die geforderten

Eigenschaften aufweisen soll. Durch Iteration wurde folgendes Modell erstellt:

Deckblech Kern

Gittertyp CTRIA3 CTETRA4

Elementgrösse variabel < 30 mm variabel < 30 mm

Material Aluminium 5086 Neues homogenes Material

E-Modul 40 N/mm

Stärke 1 mm 23 mm


Durch den 3-Punkt-Biegeversuch konnte die Übereinstimmung der Kenndaten bewiesen werden. Es

muss jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass sie dieses Modell nur auf den 3-Punkt-

Biegeversuch stützt. Für weitere Lastfälle fehlen die Testdaten.

Realitätsbezug Ein FE-Model einer Wabenverbundplatte ist aufgrund der komplexen Makrostruktur sehr schwierig.

Ohne Vergleichsmessung kann das Modell nicht bedingungslos auf jede Form der ALUCORE®-Platte

angewendet werden. Durch das Pressen der Randzonen verändert sich nicht nur der Faserabstand,

sondern auch die Kernstruktur (Zerstörung) erheblich. Dies ist im FE-Model nicht berücksichtigt.

5.3 FEM – Rohre

Die Stahlrohre wurden mit einem groben 2D-Gitter modelliert. Das Gitter ist aus Gründen der Berech-

nungs-Performance sehr gross gewählt. Da die Ergebnisse jedoch weit von der kritischen Spannungs-

grenze entfernt sind wurde darauf verzichtet, eine detaillierte Analyse der Rohre durchzuführen.

Rohre

Gittertyp CQUAD4

Elementgrösse 23 mm (im Model variabel)

Material Stahl

Stärke (Profil) 2 mm

Abbildung 19: Die Spannungen im Deckblech entsprechen den Herstellerangaben

SAE-CFK-CHASSIS

PFLICHTENHEFT

DAVID SCHULER

BACHELOR-THESIS AN DER BERNER FACHHOCHSCHULE TI, BIEL

AUTOMOBILTECHNIK

04 APRIL 2015

1 Personen

Student David Schuler

Blattenstrasse 10

8605 Gutenswil

[email protected]

Betreuer/Dozent Sebastian Tobler


Quellgasse 21

2502 Biel

[email protected]

Betreuer/Dozent Heinrich Schwarzenbach


Quellgasse 21

2502 Biel

[email protected]

Auftraggeber Bern Formula Student

Seevorstadt 103

Rockhall 2

2502 Biel

[email protected]




2 Aufgabenstellung und Ziel

Die Bachelor Thesis umfasst die Entwicklung eines SAE-Monocoque-Chassis in Verbundwerkstoff-

Bauweise. Als Basis dient der aktuelle S355-Gitterrohrrahmen der Bern Formula Student (BFS). Diese

Arbeit soll als Anleitung für zukünftige Studenten und Teammitglieder der BFS dienen. Die Arbeit soll

folgende Punkte umfassen

Vorgehensweise bei der Entwicklung eines neuen Chassis

Basiswissen über Verbundwerkstoffe

Erstellung der Geometrie im CAD

Beschreibung des Herstellungsverfahrens

3 Vorgaben

3.1 Technisch

Das Chassis soll konform sein mit dem aktuellen SAE-Reglement

Das Chassis soll dem aktuellen Stand der Technik entsprechen und mit der BFS zur Verfügung

stehenden Produktionsmitteln herstellbar sein. Einbezug lokaler Industriepartner ist möglich.

3.2 Finanziell

Das Chassis soll dem Kostenrahmen des aktuellen BFS-Chassis entsprechen. Bei einer

Eigenfinanzierung von 25 % sollen die Herstellungskosten CHF 40‘000 nicht überschreiten.

Die Kosten werden mittels repräsentativen Offerten bestimmt.

Die Kosten für Materialproben und allfällige Versuche im Rahmen der Bachelorarbeit wird

mit absteigender Priorität von folgenden Stellen getragen:

o BFH TI

o Beteiligte Industriepartner (in eigenem Interesse oder in Form eines Sponsorings der

BFS)

o BFS

o David Schuler

3.3 Formell

Selbstständig verfasste, gebundene Bachelor Thesis mit Titelseite, Zusammenfassung,

Inhaltsverzeichnis, Hauptteil, Quellenverzeichnis und Selbstständigkeitserklärung.

4 Zeitlicher Rahmen

Nr. Datum Event

Vorbereitung, Kontakte, Pflichtenheft, Literatur

1 04.05.2015 Beginn Bachelorarbeit/ Abgabe Pflichtenheft

Recherche Basiswissen und Verfahren Verbundwerkstoffe

Recherche Konstruktionsmethodik CAD

08.05.2015 Munich Motorsport Rollout

13.05.2015 TU München Rollout

19.05.2015 AMZ Rollout

20.05.2015 TU Augsburg Rollout

2 21.05.2015 Ende Recherche Basiswissen Verbundwerkstoffe

Erstellung des Planungskonzept und CAD-Modell

3 08.06.2015 Ende CAD-Modell Chassis/Planung

Planung Herstellungsverfahren

12.06.2015 CC Seminar Augsburg




4 20.06.2015 Ende Ablauf Herstellungsverfahren

Redaktionelle Arbeit

5 23.06.2015 Inhaltlich komplett

Layout

6 26.06.2015 Abgabe Bachelorarbeit

5 Kontakte

AMZ

Akademischer Motorsportverein Zürich

Ricardo Rosati (Chassis)

Postfach 2

Rämistrasse 101

8092 Zürich

[email protected]

+41 79 292 92 80

KATZ

Kunststoff-Ausbildungs- und Technologie-Zentrum

Fabian Meier

Schachenallee 29

5000 Aarau

[email protected]

+41 62 836 95 36

FHNW IKT

Fachhochschule Nordwestschweiz

Institut für Kunststofftechnik

Prof. Clemens Dransfeld

Klosterzergelstrasse 2

5210 Windisch

[email protected]

+41 56 202 73 83

Carbon Composites e.V. Katharina Lechler

Alter Postweg 101

86159 Augsburg

[email protected]

+49 821 598 32 86

CC Schweiz

Carbon Composites Schweiz

Stève Mérillat

c/o Fachhochschule Nordwestschweiz

Klosterzelgstrasse 2

5210 Windisch

[email protected]

+41 32 520 22 00

Swiss composite Suter Kunststoffe AG

Aefligenstrasse 3

CH-3312 Fraubrunnen

[email protected]

Tel +41 31 763 60 60







OCP Kunststofftechnik GmbH Stephan Khurt

Industriering 39

CH-3250 Lyss

[email protected]

Tel +41 32 385 39 39

BFH: Kompetenzbereich Integrierte Planung und Produktion

Prof. Eduard Bachmann

Solothurnstrasse 102

Postfach 6069

2500 Biel

[email protected]

+41 32 344 03 88



6 Literatur

Faserverbundwerkstoffe: Prepregs und ihre Verarbeitung

Hanser 2015

Hauke Lengsfeld

NEBIS T58522

Handbuch Verbundwerkstoffe : Werkstoffe, Verarbeitung, Anwendung

Hanser 2014

Manfred Neitzel

NEBIS T55739

Composite materials and processing Boca Raton : CRC Press 2014

M. Balasubramanian

NEBIS T51888

R&G Faserverbund-Handbuch R & G

Suter-kunststoffe ag (swiss composite)

555.0000

Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden Springer Verlag 2007

Helmut Schürmann

NEBIS 678 SCHUE

FSAE CFK MONOCOQUE CHASSIS

ZWISCHENBERICHT

DAVID SCHULER

BACHELOR-THESIS AN DER BERNER FACHHOCHSCHULE TI, BIEL

AUTOMOBILTECHNIK

31 MAI 2015

2

1 Zusammenfassung

In den vergangenen 4 Wochen konnten die Grundlagen für die Arbeit mit Verbundwerkstoffen

zweckmässig studiert werden. Einerseits wurde der bestehende Markt analysiert, indem diverse be-

stehende FSAE-Rahmen in Verbundwerkstoffbauweise angeschaut und die entsprechenden Ferti-

gungsverfahren studiert wurden. Mittels Literaturstudium konnten die dafür relevanten Prozesse er-

arbeitet werden. Die unterschiedlichen Fertigungsprozesse sind nun bekannt und die jeweiligen Vor-

und Nachteile können miteinander verglichen werden. Eine übersichtliche Darstellung soll dem zu-

künftigen Leser dieser Arbeit die Auswahl eines geeigneten Prozesses erleichtern. Zusätzlich wurden

die aktuell verfügbaren Materialien und Preise, sowie aktuelle Markttrends mit einem Vertriebsun-

ternehmen ermittelt. Als letzter Punkt konnten die erforderlichen softwaremässigen Fähigkeiten im

Siemens NX angeeignet werden, indem diverse Übungen abgearbeitet wurden.

Es sind nun 4 von 8 Wochen verstrichen und der Zeitplan konnte eingehalten werden. Die Grobstruk-

tur der Thesis wurde erstellt und bereits bekannte Inhalte niedergeschrieben. Aktuell laufen zwei

Prozesse: Einerseits werden die unterschiedlichen Möglichkeiten für den Fertigungsprozess geglie-

dert, um sie in der Arbeit übersichtlich darstellen zu können. Andererseits wird eine erste Version ei-

nes FE-Models erstellt. Mit diesem sollen die globalen und punktuellen Spannungen ermittelt wer-

den. Die erste Version wird bis Mitte Woche 23 fertiggestellt. Mit den erhaltenen Werten sollen mög-

liche Materialien am nächsten Freitag zusammen mit einem Industriepartner (OCP) ermittelt werden.

Im Idealfall sollen in der Woche 24, Testmuster hergestellt oder besorgt werden. Die damit gewonne-

nen Erkenntnisse fliessen dann in die zweite Version der Rahmengeometrie ein. Alle Recherchier,

Evaluier- und Praxisarbeiten sollen bis Ende Woche 25 abgeschlossen sein. Somit kann in der Woche

26 die schriftliche Arbeit pünktlich fertiggestellt werden.

Gliederung 1 Zusammenfassung ........................................................................................................................... 2

2 Zeitlicher Rahmen............................................................................................................................ 3

3 Recherchearbeiten/Basiswissen ...................................................................................................... 4

3.1 Faserverbundwerkstoffe ......................................................................................................... 4

3.2 Fertigungsprozesse .................................................................................................................. 4

3.3 CAD-Arbeiten ........................................................................................................................... 4

4 Chassis-Modell ................................................................................................................................. 5

4.1 Ausgangslage ........................................................................................................................... 5

4.2 Version 1 .................................................................................................................................. 5

5 Weiteres Vorgehen.......................................................................................................................... 6

3

2 Zeitlicher Rahmen

Der ursprüngliche Zeitplan des Pflichtenheftes konnte eingehalten werden. Einige Punkte konnten

ausserdem optimiert werden. Die Änderungen (rot) sind unten aufgeführt:

Nr. Datum Event

Vorbereitung, Kontakte, Pflichtenheft, Literatur

28.04.2015 KATZ (Kunststoff Ausbildungs- und Technologiezentrum), Aarau

Besprechung mit Fabian Meier

1 04.05.2015 Beginn Bachelorarbeit/ Abgabe Pflichtenheft

Recherche Basiswissen und Verfahren Verbundwerkstoffe

Recherche Konstruktionsmethodik CAD

06.05.2015 Suter Kunststofftechnik, Fraubrunnen

Besprechung mit Marco Suter

09.05.2015 AMZ ETH, Zürich

Besprechung mit Ricardo Rosati

08.05.2015 Munich Motorsport Rollout FSAE Michigan 14. – 17.05.2015

13.05.2015 TU München Rollout

19.05.2015 AMZ Rollout

20.05.2015 TU Augsburg Rollout

2 21.05.2015 Ende Recherche Basiswissen Verbundwerkstoffe

Erstellung des Planungskonzept und CAD-Modell

04.06.2015 Abklärung Werkstück-Prüfmöglichkeiten mit Jürg Dänzer

05.06.2015 OCP Kunststoff, Lyss

Besprechung mit Stephan Kurt

3 08.06.2015 Ende CAD-Modell Chassis/Planung

Planung Herstellungsverfahren/ Rahmen Geometrie optimieren

Evtl. Testmustererstellung (definitiver Entscheid am 05.06.2015)

12.06.2015 CC Seminar Augsburg abgesagt




4 20.06.2015 Ende Ablauf Herstellungsverfahren

Redaktionelle Arbeit

5 23.06.2015 Inhaltlich komplett

Layout

6 26.06.2015 Abgabe Bachelorarbeit

JETZT

4

3 Recherchearbeiten/Basiswissen

3.1 Faserverbundwerkstoffe

Am KATZ (Kunststoff Ausbildungs- und Technologiezentrum) in Aarau konnten in einem ersten Ge-

spräch die unterschiedlichen Fasertypen, deren Vor- und Nachteile und Einsatzbereiche ermittelt

werden.

Bei swiss-composite/suter Kunststoffe konnten aktuelle Markttrends ermittelt werden. Es konnte ei-

nen Eindruck über Preisspanne und Werkstoffverfügbarkeiten gewonnen werden.

Weitere Informationen konnten im Internet gefunden werden. Viele Informationen und Praxisbei-

spiele findet man bei swiss-composite und beim CarbonComposite-Verband. Ausserdem konnten ei-

nige hilfreiche fremde Bachelor Thesis gefunden werden.

Nicht zuletzt konnte das Basiswissen durch Fachliteratur ergänzt werden. Die drei Hauptwerke sind:

Hauke Lengsfeld, Faserverbundwerkstoffe: Prepregs und ihre Verarbeitung

Helmut Schürmann: Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden

Balasubramanian: Composite Materials and Processing

3.2 Fertigungsprozesse

Die bis jetzt üblichen Fertigungsprozesse konnten durch die Besichtigung von diversen FSAE-Fahrzeu-

gen ausgemacht werden. Es zeigte sich, dass es extrem grosse Unterschiede in diesem Prozess gibt.

Durch Gespräche mit den Verantwortlichen Personen konnten die jeweiligen Vor- und Nachteile her-

ausgefunden werden. Diese Prozesse werden nun in einer übersichtlichen Darstellung in die Thesis

integriert, womit eine zweckmässige Auswahl ermöglicht werden soll.

3.3 CAD-Arbeiten

Eine Einführung in die Methodik zur Erstellung eines Monocoque-Modells in Siemens NX konnte

durch den Austausch mit dem Chassis-Verantwortlichen der AMZ ETH Zürich erhalten werden. Durch

einige Übungen konnten die Bedienungsabläufe gefestigt werden. Die Grundlage für die erfolgreiche

Erstellung eines Monocoque-Chassis im CAD wurde erfolgreich geschaffen.

5

4 Chassis-Modell

4.1 Ausgangslage

In einem ersten Schritt wurden mit Hilfe des SAE-Reglements die Keep-Out-Zones definiert, also die

Zonen, welche nicht mit dem Chassis zusammenfallen dürfen. Zusätzlich wurde ein 95%-Mann einge-

fügt, um die Diemensionen besseren darzustellen. In einem zweiten Schritt wurde das aktuelle BFS-

Fahrwerk eingefügt. Es wurde jedoch schnell gemerkt, dass dieses Fahrwerk zu stark am Gitterrohr-

rahmen angepasst wurde. Deshalb wurde zusammen mit dem Team Fahrwerk eine mögliche Opti-

mierung diskutiert. Es ging darum diese Punkte zu optimieren, welche durch den Gitterrohrrahmen

eingeschränkt wurden und mit einem Monocoque frei gewählt werden können.

4.2 Version 1

Mit Hilfe der Fixpunkte wurde eine erste Freifläche erzeugt. Es wurde eine möglichst simple Form ge-

wählt um einen ersten Anhaltspunkt im FE-Modell zu erhalten. Die Form wurde mit Hilfe von vertika-

len und horizontalen Profilen erzeugt.

6

5 Weiteres Vorgehen

In den nächsten Tagen wird das FE-Modell fertiggestellt, um die daraus gewonnenen Werte für Span-

nungen mit Stephan Kurt von OCP und/oder weiteren Experten zu besprechen und mögliche Werk-

stoffe zu evaluieren. Parallel dazu wird abgeklärt, ob und wie etwaige Werkstücke geprüft werden

können.

Anschliessend werden nach Möglichkeit Testmuster erstellt oder besorgt, um einen ersten Anhalts-

punkt für die Materialwahl und Dimensionierung zu erhalten.

Parallel zu diesen Prozessen werden die ermittelten Fertigungsverfahren strukturiert, um sie in der

Thesis übersichtlich darzustellen.

Sobald das erste FE-Modell analysiert und die Fertigungsverfahren strukturiert wurden, soll eine

zweite Version des Chassis erstellte werden. Dabei sollen die bisher gewonnen Erkenntnisse ein-

fliessen um eine optimierte Version zu erhalten.

Alle Recherchier, Evaluier- und Praxisarbeiten sollen bis Ende Woche 25 abgeschlossen sein. Somit

kann in der Woche 26 die schriftliche Arbeit pünktlich fertiggestellt werden. Der genaue Zeitplan ist

auf Seite 2 abgedruckt und kann eingehalten werden.

1

Faserverbundwerkstoffe®

Composite Technology

Technische Daten

Epoxydharz L + Härter S, L, CL, EPH 500, W 300, GL 1, GL 2, EPH 573 und EPH 161

Beschreibung

Dünnflüssig, lösemittel- und füllstoffrei Schnelle Tränkung von Glas-, Aramid- und Kohlenstoffasern Hohe statische und dynamische Festigkeit

R&G Epoxydharz L ist ein Bisphenol A/F-Harz. Bisphenol F verringert die Viskosität und verhindert das Auskristallisieren des Harzes bei niedrigen Lagertemperaturen (unter + 5 °C).

Das Harz ist difunktionell reaktivverdünnt und gilt als physiologisch gut verträglich.Durch die niedrige Oberflächenspannung zeigt das System eine gute Füllstoffaufnahme. Verstärkungsfasern wie Glas, Aramid und Kohlenstoff werden sehr gut benetzt.

AnwendungsgebietFaserverbundwerkstoffe (GFK, AFK, CFK) im Flugzeugbau (UL), Modellbau, Sportgerätebau, Formenbau und Motorsport.

VerarbeitungDas Harz eignet sich für alle Verarbeitungsverfahren wie z.B. Handlaminieren, Wickeln, Gießen und Pressen (auch im Vakuum).Hochfeste Verklebungen von Metall, Holz, Kunststoffen, Keramik etc. lassen sich ohne Anpreßdruck ausführen. Die Aushärtung verläuft praktisch schwundfrei.

Die Härter S, L, CL, EPH 500, W 300, GL 1, GL 2, EPH 573 und EPH 161 sind Formulierungen aus aliphatischen und cycloaliphatischen Aminen. Sie bestimmen die Eigenschaften der Formstoffe.

Einzelpackungen: 2,5 kg - 200 kg Bestell-Nr. 100 135-X, Arbeitspackungen: (siehe jeweiliger Härter)

Epoxydharz L Einheit Wert

Lieferform - flüssig

Farbe - gelblich

Dichte g/cm3/23 °C 1,14 ± 0,01

Viskosität mPa*s/25 °C 710 ± 70

Epoxydwert 100/Äquivalent 0,56

Epoxydäquivalent g/Äquivalent 179

Chlorgehalt gesamt % < 1

Chlorgehalt hydrolysierbar ppm < 500

Dampfdruck mbar/ 25 °C < 1

Brechungsindex nD 25 1,547

Flammpunkt (ISO 3679) °C >150

Lagerung (verschlossen, bei 15 °C) Monate 36

R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH • 71111 Waldenbuch • Germany • Telefon +49 (0) 7157 530 460 • +49 (0) 7157 530 470 • www.r-g.de

Alle Informationen, Empfehlungen oder Ratschläge seitens der R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH erfolgen nach bestem Wissen und Gewissen. Sie gelten als unverbindliche Hin-weise und enthalten weder ausdrückliche noch stillschweigende Zusicherungen noch eine Garantie bestimmter Eigenschaften. Bei den angegebenen Eigenschaftskennwerten han-delt es sich um typische Werte. Empfehlungen oder Ratschläge beschreiben unsere Produkte und mögliche Anwendungen in genereller oder beispielhafter, aber nicht auf den Einzel-fall bezogener Weise. Im Zuge der ständigen technischen Weiterentwicklung und Verbesserung unserer Produkte können sich Veränderungen in den Kennwerten, Texten und Graphi-ken ergeben; ein besonderer Hinweis auf eine evtl. Veränderung erfolgt nicht. Der Kunde prüft eigenverantwortlich unsere Produkte in Hinblick auf ihre Eignung für die beabsichtigten Verfahren und Zwecke sowie ihre entsprechende Verarbeitbarkeit, da die technischen Einsatzmöglichkeiten unserer Produkte zahlreich und je nach Fall sehr unterschiedlich sind. Sie entziehen sich daher unseren Kontrollmöglichkeiten und liegen ausschließlich im Verantwortungsbereich des Kunden. Etwaige Schutzrechte sowie bestehende Gesetze und Bestim-mungen sind vom Abnehmer bzw. Anwender in eigener Verantwortung zu beachten. Die Veröffentlichung ist keine Lizenz und beabsichtigt nicht die Verletzung irgendwelcher Patente. PoxySystems® ist ein registriertes Warenzeichen von R&GA

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Suter Kunststoffe AG

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HärterFür jeden Einsatzzweck kann ein Härter mit entsprechender Verarbeitungszeit und Eigenschaften gewählt werden:

Härter S

Beschreibung

Härter für Epoxydharz L Verarbeitungszeit 15 Minuten Frei von Nonylphenol und Benzylalkohol Härtungstemperaturen ab 10 °C

AnwendungsgebietModifizierter cycloaliphatischer Polyaminhärter für kleinere Laminate, Verklebungen und Reparaturen. Gute statische und dynamische Festigkeit. Schnelle Durchhärtung auch in dünnsten Schichten.

Aufgrund der hohen Reaktivität und der daraus resultierenden Reaktionswärme dürfen in einem Arbeitsgang nur max. 5 mm dicke Laminate hergestellt werden.

Einzelpackungen: 1 kg - 25 kg Bestell-Nr. 100 140-X, Arbeitspackungen: 280 g Gebinde Bestell-Nr. 100 105-1, 1 kg Gebinde Bestell-Nr. 100 100-1

Härter L

Beschreibung

Härter für Epoxydharz L Verarbeitungszeit 40 Minuten Frei von Nonylphenol Härtungstemperaturen ab 12 °C

AnwendungsgebietModifizierter cycloaliphatischer Polyaminhärter für größere Laminate, Verklebungen und zum Formenbau. Gute statische und dynamische Festigkeit, schnelle Durchhärtung auch in dünnsten Schichten.

Härter L ist der meistverwendete Härter für Epoxydharz L. Aufgrund der hohen Reaktivität und der daraus resultierenden Reaktionswärme dürfen in einem Arbeitsgang nur max. 8 mm dicke Laminate hergestellt werden.

Einzelpackungen: 1 kg - 10 kg Bestell-Nr. 100 145-X, Arbeitspackungen: 140 g Gebinde Bestell-Nr. 100 113-1, 280 g Gebinde Bestell-Nr. 100 115-1, 1 kg Gebinde Bestell-Nr. 100 110-1


Alle Informationen, Empfehlungen oder Ratschläge seitens der R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH erfolgen nach bestem Wissen und Gewissen. Sie gelten als unverbindliche Hin-weise und enthalten weder ausdrückliche noch stillschweigende Zusicherungen noch eine Garantie bestimmter Eigenschaften. Bei den angegebenen Eigenschaftskennwerten han-delt es sich um typische Werte. Empfehlungen oder Ratschläge beschreiben unsere Produkte und mögliche Anwendungen in genereller oder beispielhafter, aber nicht auf den Einzel-fall bezogener Weise. Im Zuge der ständigen technischen Weiterentwicklung und Verbesserung unserer Produkte können sich Veränderungen in den Kennwerten, Texten und Graphi-ken ergeben; ein besonderer Hinweis auf eine evtl. Veränderung erfolgt nicht. Der Kunde prüft eigenverantwortlich unsere Produkte in Hinblick auf ihre Eignung für die beabsichtigten Verfahren und Zwecke sowie ihre entsprechende Verarbeitbarkeit, da die technischen Einsatzmöglichkeiten unserer Produkte zahlreich und je nach Fall sehr unterschiedlich sind. Sie entziehen sich daher unseren Kontrollmöglichkeiten und liegen ausschließlich im Verantwortungsbereich des Kunden. Etwaige Schutzrechte sowie bestehende Gesetze und Bestim-mungen sind vom Abnehmer bzw. Anwender in eigener Verantwortung zu beachten. Die Veröffentlichung ist keine Lizenz und beabsichtigt nicht die Verletzung irgendwelcher Patente. PoxySystems® ist ein registriertes Warenzeichen von R&G

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SCS-Composites

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Härter CL

Beschreibung

Härter für Epoxydharz L Verarbeitungszeit 60 Minuten Frei von Nonylphenol und Benzylalkohol Härtungstemperaturen ab 15 °C Absolut klebefreie Oberflächen

AnwendungsgebietDieses Harzsystem besitzt hervorragende Tränk- und Benetzungseigenschaften für Kohle (Carbon)-, Glas-, Aramid- und Naturfasern.Es eignet sich speziell auch für die CFK-Beschichtung von Bauteilen.

Das Harzsystem ist kaltanhärtend und entwickelt selbst bei Härtungstemperaturen unter 20 °C keine ausgeprägte Sprödigkeit. Wir empfehlen jedoch, um die mechanischen und physikalischen Eigenschaften zu verbessern, eine Warmhärtung bei mindestens 40 °C über 15 h durchzuführen.

Einzelpackungen: 3,5 kg - 20 kg Bestell-Nr. 109 285-H-X, Arbeitspackungen: 260 g Gebinde Bestell-Nr. 109 285-AP-0, 930 g Gebinde Bestell-Nr. 109285-AP-2, 3,25 kg Gebinde Bestell-Nr. 109 285-AP-3

Härter EPH 500

Beschreibung

Härter für Epoxydharz L Verarbeitungszeit 60 Minuten Frei von Nonylphenol Härtungstemperaturen ab 10 °C Absolut klebefreie Oberflächen

AnwendungsgebietHärter mit mittlerer Topfzeit für viele Anwendungen im Modell-und Sportgerätebau. Absolut klebefreie Oberflächen. Weitgehend licht- und farbtonbeständigkeit

Einzelpackungen: 1,58 kg - 25,2 kg Bestell-Nr. 100 147-X, Arbeitspackung: 1,165 kg Gebinde Bestell-Nr. 100 106-2


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Härter W 300

Beschreibung

Härter für Epoxydharz L Verarbeitungszeit 300 Minuten Frei von Nonylphenol und Benzylalkohol Härtungstemperaturen ab 15 °C Absolut klebefreie Oberflächen

AnwendungsgebietHochtransparenter Härter mit verlängerter Topfzeit. Für Bechichtungen und dickwandige Laminate. Auch zum Vergießen geeignet.

Einzelpackungen: 1,75 kg - 26,25 kg Bestell-Nr. 100 149-X, Arbeitspackungen: 965 g Gebinde Bestell-Nr. 100 108-3, 3,375 kg Gebinde Bestell-Nr.100 108-4

Härter GL 1

Beschreibung


AnwendungsgebietDas bewährte R&G Epoxydharz L besitzt mit dem neuentwickelten Härter GL 1 eine Zulassung vom Germanischen Lloyd für den Bau von Booten und Rotorblättern für Windkraftanlagen.

Schneller Härter für kleinere Bauteile und Reparaturen. Auch zum Beschleunigen von Härter GL 2.

Das Harzsystem ist kalthärtend und entwickelt selbst bei Härtungstemperaturen unter 20 °C keine ausgeprägte Sprödigkeit. Wir empfehlen jedoch, um die mechanischen und physikalischen Eigenschaften zu verbessern, eine Warmhärtung bei mindestens 40 °C über 15 h durchzuführen.

Einzelpackungen: 0,75 kg - 20 kg Bestell-Nr. 104 095-X, Arbeitspackung: 360 g Gebinde Bestell-Nr. 1040950-AP, 930 g Gebinde Bestell-Nr. 1040951-AP, 3,25 kg Gebinde Bestell-Nr. 1040952-AP

Alle Informationen, Empfehlungen oder Ratschläge seitens der R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH erfolgen nach bestem Wissen und Gewissen. Sie gelten als unverbindliche Hin-weise und enthalten weder ausdrückliche noch stillschweigende Zusicherungen noch eine Garantie bestimmter Eigenschaften. Bei den angegebenen Eigenschaftskennwerten han-delt es sich um typische Werte. Empfehlungen oder Ratschläge beschreiben unsere Produkte und mögliche Anwendungen in genereller oder beispielhafter, aber nicht auf den Einzel-fall bezogener Weise. Im Zuge der ständigen technischen Weiterentwicklung und Verbesserung unserer Produkte können sich Veränderungen in den Kennwerten, Texten und Graphi-ken ergeben; ein besonderer Hinweis auf eine evtl. Veränderung erfolgt nicht. Der Kunde prüft eigenverantwortlich unsere Produkte in Hinblick auf ihre Eignung für die beabsichtigten Verfahren und Zwecke sowie ihre entsprechende Verarbeitbarkeit, da die technischen Einsatzmöglichkeiten unserer Produkte zahlreich und je nach Fall sehr unterschiedlich sind. Sie entziehen sich daher unseren Kontrollmöglichkeiten und liegen ausschließlich im Verantwortungsbereich des Kunden. Etwaige Schutzrechte sowie bestehende Gesetze und Bestim-mungen sind vom Abnehmer bzw. Anwender in eigener Verantwortung zu beachten. Die Veröffentlichung ist keine Lizenz und beabsichtigt nicht die Verletzung irgendwelcher Patente. PoxySystems® ist ein registriertes Warenzeichen von R&G

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Härter GL 2

Beschreibung


AnwendungsgebietDas bewährte R&G Epoxydharz L besitzt mit dem neuentwickelten Härter GL 1 eine Zulassung vom Germanischen Lloyd für den Bau von Booten und Rotorblättern für Windkraftanlagen.

Langsamer Härter für große Bauteile, speziell im Vakuuminfusionsverfahren.

Das Harzsystem ist kalthärtend und entwickelt selbst bei Härtungstemperaturen unter 20 °C keine ausgeprägte Sprödigkeit. Wir empfehlen jedoch, um die mechanischen und physikalischen Eigenschaften zu verbessern, eine Warmhärtung bei mindestens 40 °C über 15 h durchzuführen.

Einzelpackungen: 0,75 kg - 20 kg Bestell-Nr. 104 100-X, Arbeitspackung: 360 g Gebinde Bestell-Nr. 1041000-AP, 930 g Gebinde Bestell-Nr. 1041001-AP, 3,25 kg Gebinde Bestell-Nr. 1041002-AP

Härter EPH 573

Beschreibung

Härter für Epoxydharz L Verarbeitungszeit 15 Minuten Härtungstemperaturen ab 5 °C Hohe chemische Beständigkeit

AnwendungsgebietSchneller Härter für kleinere Bauteile und Reparaturen.

Einzelpackungen: 460 g - 23 kg Bestell-Nr. 112120-X


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Härter EPH 161

Beschreibung

Härter für Epoxydharz L und L 20 Verarbeitungszeit 90 Minuten LBA-zugelassen für den Flugzeugbau mit Epoxydharz L 20

AnwendungsgebietFür warmfeste Laminate bis max. 120 °C in Verbindung mit Epoxydharz L und L 20. Bauteile daraus härten bei Raumtemperatur gut an und sind ohne Schwierigkeiten entformbar und bearbeitbar. Das System ist sehr dünnflüssig und besitzt eine hervorragende Tränkfähigkeit von Glas-, Aramid- und Kohlenstoffasern. Die statische und dynamische Festigkeit ist sehr gut.

Um die Wärmeformbeständigkeit zu erhöhen und optimale Festigkeitswerte zu erzielen, werden die Bauteile bei erhöhter Temperatur nachgehärtet. Als Standardwert empfiehlt sich eine Temperung von 15 Stunden bei ca. 60 °C. Der Tg-Vorlauf beträgt ca. 20 °C. Dies bedeutet:

Härtungstemperatur (15 h) Glasübergangstemperatur (ca.)

60 °C 80 °C70 °C 90 °C80 °C 100 °C90 °C 110 °C

100 °C 120 °C

Einzelpackungen: 1 kg - 25 kg Bestell-Nr. 112 125-X, Arbeitspackungen: 250 g Gebinde Bestell-Nr. 100 130-0, 895 g Gebinde Bestell-Nr. 100 130-1

Alle Informationen, Empfehlungen oder Ratschläge seitens der R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH erfolgen nach bestem Wissen und Gewissen. Sie gelten als unverbindliche Hin-weise und enthalten weder ausdrückliche noch stillschweigende Zusicherungen noch eine Garantie bestimmter Eigenschaften. Bei den angegebenen Eigenschaftskennwerten han-delt es sich um typische Werte. Empfehlungen oder Ratschläge beschreiben unsere Produkte und mögliche Anwendungen in genereller oder beispielhafter, aber nicht auf den Einzel-fall bezogener Weise. Im Zuge der ständigen technischen Weiterentwicklung und Verbesserung unserer Produkte können sich Veränderungen in den Kennwerten, Texten und Graphi-ken ergeben; ein besonderer Hinweis auf eine evtl. Veränderung erfolgt nicht. Der Kunde prüft eigenverantwortlich unsere Produkte in Hinblick auf ihre Eignung für die beabsichtigten Verfahren und Zwecke sowie ihre entsprechende Verarbeitbarkeit, da die technischen Einsatzmöglichkeiten unserer Produkte zahlreich und je nach Fall sehr unterschiedlich sind. Sie entziehen sich daher unseren Kontrollmöglichkeiten und liegen ausschließlich im Verantwortungsbereich des Kunden. Etwaige Schutzrechte sowie bestehende Gesetze und Bestim-mungen sind vom Abnehmer bzw. Anwender in eigener Verantwortung zu beachten. Die Veröffentlichung ist keine Lizenz und beabsichtigt nicht die Verletzung irgendwelcher Patente. PoxySystems® ist ein registriertes Warenzeichen von R&G A

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Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL

Harz L +Härter EPH 500

Harz L +Härter W 300

Harz L +Härter GL 1




Verarbeitungszeit100 g-‐Ansatz bei 20 °C

15 Min 40 min 60 min 60 min 300 min 30 min 210 min 15 min 90 min

Mischungsverhältnisin Gewichtsteilen

100 : 40 100 : 40 100 : 30 100 : 63 100 : 35 100 : 30 100 : 30 100 : 23 100 : 25

Mischungsverhältnisin Volumenteilen

100 : 45 100 : 45 100 : 36 100 : 71 100 : 42 100 : 35 100 : 35 100 : 25 100 : 29

Mischviskositätin mPa.s

887 ± 100 580 ± 100 500 ± 100 620 ± 100 300 ± 100 820 248 750 ± 100 560 ± 100

Farbe hellgelb hellgelb transparent hellgelb hochtransparent hellgelb transparent hellgelb hellgelb

Anwendungsgebiete

Schneller Härter für kleinere Bauteile und Reparaturen.

Auch zum Verkleben geeignet.

Härter mit mittlerer Topfzeit für viele Anwendungen im Modell-‐ und Sportgerätebau.

Auch zum Verkleben geeignet

Transparenter Härter mit mittlerer Verarbeitungszeit.

Speziell für CFK-‐Beschichtungen entwickelt.

Härter für viele Anwendungen im Modell-‐ und Sportgerätebau.


Hochtransparenter Härter mit verlängerter Topfzeit.

Für Beschichtungen und dickwandige Laminate.

Auch zum Vergießen geeignet.


Auch zum Beschleunigen von Härter GL 2.



Langsamer Härter für große Bauteile und dickwandige Laminate.

Zugelassen für den Bau von Fahrzeugbauteilen

Mittlere Viskosität Geringe Viskosität Geringe Viskosität Mittlere Viskosität Sehr geringe Viskosität Mittlere Viskosität Sehr geringe Viskosität Mittlere Viskosität Geringe Viskosität

Lösemittel-‐ und füllstofffrei






Lösemittel-‐ und füllstofffrei Lösemittel-‐ und füllstofffrei


Frei von Nonylphenol und Benzylalkohol


Frei von Nonylphenol Frei von Nonylphenol und Benzylalkohol



Hohe statische und dynamische Festigkeit







nicht zytotoxisch (zellschädigend)



Weitesgehend UV-‐stabil Sehr gute UV-‐Beständigkeit

Klebefreie Härtung auch bei dünnster Schichten


Klebefreie Härtung auch bei dünnster SchichtenSehr gute Schlagzähigkeit Hohe chemische

BeständigkeitHervorragende FaserbenetzungErhöhte Wärmeformbestän-‐digkeit nach Warmhärtung

Hochtransparente Komponenten

Härtungstemperaturenab 5 °C

Härtungstemparaturen ab 12°C

Härtungstemperaturen ab 15 °C







Zulassung Cytox Cytox Cytox GL GL TÜV

Härtung Härtung bei RT (23° C) über 16-‐24 h

Härtung bei RT (23 °C) über 24 h

24 h bei RT (23 °C) über 24 h Warmhärtung

optional

Härtung bei RT (23 °C) über 24-‐36 h

Härtung bei RT (23 °C) 48 -‐72 h

24 h bei RT(23 °C) + Temperung 15h bei min.

40 °C

24 h bei RT (23 °C) + Temperung 15h bei

min. 40 °C24 h bei RT (23 °C)

24 h bei RT (23 °C) + Temperung 15 h bei min.

60 °C

Wärmeformbeständigkeit ≈ 60 °C ≈ 60 °CMax. 85 °C bei zus.

Temperung 15 h / 70 °C ≈ 60 °C ≈ 60 °CMax. 80 °C bei zus.

Temperung 15 h / 70 °CMax. 85 °C bei zus.

Temperung 15 h / 70 °CMax. 70 °C (bei zus.

Temperung 15 h/60 °C)Max. 120 °C (bei zus.

Temperung 15 h/100 °C)

Eigenschaften

Epoxydlaminierharzsysteme

Ausgabe

09/2014,

Änderungen

Technische Daten aller Epoxydharzsysteme mit Epoxydharz L im Überblick


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Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL










100 : 40 100 : 40 100 : 30 100 : 63 100 : 35 100 : 30 100 : 30 100 : 23 100 : 25


100 : 45 100 : 45 100 : 36 100 : 71 100 : 42 100 : 35 100 : 35 100 : 25 100 : 29


887 ± 100 580 ± 100 500 ± 100 620 ± 100 300 ± 100 820 248 750 ± 100 560 ± 100


Anwendungsgebiete





























































optional




40 °C


min. 40 °C24 h bei RT (23 °C)


60 °C







Eigenschaften


Ausgabe

09/2014,

Änderungen

Technische Daten aller Epoxydharzsysteme mit Epoxydharz L im Überblick

Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL










100 : 40 100 : 40 100 : 30 100 : 63 100 : 35 100 : 30 100 : 30 100 : 23 100 : 25


100 : 45 100 : 45 100 : 36 100 : 71 100 : 42 100 : 35 100 : 35 100 : 25 100 : 29


887 ± 100 580 ± 100 500 ± 100 620 ± 100 300 ± 100 820 248 750 ± 100 560 ± 100


Anwendungsgebiete





























































optional




40 °C


min. 40 °C24 h bei RT (23 °C)


60 °C







Eigenschaften


Ausgabe

09/2014,

Änderungen


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Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL










100 : 40 100 : 40 100 : 30 100 : 63 100 : 35 100 : 30 100 : 30 100 : 23 100 : 25


100 : 45 100 : 45 100 : 36 100 : 71 100 : 42 100 : 35 100 : 35 100 : 25 100 : 29


887 ± 100 580 ± 100 500 ± 100 620 ± 100 300 ± 100 820 248 750 ± 100 560 ± 100


Anwendungsgebiete





























































optional




40 °C


min. 40 °C24 h bei RT (23 °C)


60 °C







Eigenschaften


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09/2014,

Änderungen


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Mechanische KennwerteReinharzproben

Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL







Zugfestigkeit in MPamax. bis

68 59 83 -‐ -‐ 74 74,8 -‐ 70

Druckfestigkeit in MPamax. bis

116 64 111 -‐ -‐ -‐ -‐ 125 125

Biegefestigkeit in MPamax. bis

110 88 137 -‐ -‐ 165 119 140 130

Bruchdehnung in %max. bis

-‐ 3,6 5,5 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 9,5

Schlagzähigkeit in kJ/m²max. bis

-‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 40 40

E-‐Modul Biegeversuch in MPamax. bis

-‐ 2552 3220 -‐ -‐ -‐ -‐ 3500 3600

Mechanische Kennwertemit GFK

Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








238 302 204 316 -‐ -‐


390 253 203 282 360 360


310 431 240 431 488 488


376 91 375 97 225 205


14725 15900 12263 15500 25000 23500

E-‐Modul Biegeversuch in MPamax. bis 38 36

Mechanische Kennwertemit CFK

Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








384 698 343 752


384 421 395 444


607 720 471 723 520 730


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35413 50400 32400 51200 41000 46000


Zugfestigkeit nach DIN EN ISO 527-‐4Druckfestigkeit nach DIN EN ISO 1426Biegefestigkeit nach DIN EN ISO 14125/ Verfahren ASchlagzähigkeit nach DIN EN ISO 179-‐1E-‐Modul Biegeversuch nach DIN EN ISO 14125 / Verfahren A

Aufbau Probeköper GFK (3 mm Dicke): 12 Lagen Glasgewebe 296 g/m² Atlas, ITG Style 92626, Quasiisotroper Laminataufbau / Handlaminiert Härtung: 24 h bei RT + 15 h bei 60 °C

Aufbau Probeköper CFK (3,5 mm Dicke): 12 Lagen Kohlegewebe 200 g/m² Leinwand ,ITG Style 450 Quasiisotroper Laminataufbau / Handlaminiert Härtung: 24 h bei RT + 15 h bei 60 °C

Zugfestigkeit nach DIN EN ISO 527-‐4Druckfestigkeit nach DIN EN ISO 1426Biegefestigkeit nach DIN EN ISO 14125/ Verfahren ASchlagzähigkeit nach DIN EN ISO 179-‐1E-‐Modul Biegeversuch nach DIN EN ISO 14125 / Verfahren AInterlaminare Scherfestigkeit

Aufbau Probeköper GFK (4 mm Dicke): 16 Lagen Glasgewebe 296g/m2 Atlas, ITG Style 91745, Laminataufbau 0°/90° / gefertigt in RTM Härtung 24h bei RT + 15h bei 60 °C

Aufbau Probeköper CFK (2 mm Dicke): 8 Lagen 200 g/m2 Leinwand, ITG Style 450Laminataufbau 0°/90° / gefertigt in RTM Härtung 24h bei RT + 15h bei 60 °C

Technische Daten aller Epoxydharzsysteme mit Epoxydharz L im ÜberblickMechanische KennwerteReinharzproben

Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








68 59 83 -‐ -‐ 74 74,8 -‐ 70


116 64 111 -‐ -‐ -‐ -‐ 125 125


110 88 137 -‐ -‐ 165 119 140 130


-‐ 3,6 5,5 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 9,5


-‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 40 40


-‐ 2552 3220 -‐ -‐ -‐ -‐ 3500 3600


Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








238 302 204 316 -‐ -‐


390 253 203 282 360 360


310 431 240 431 488 488


376 91 375 97 225 205


14725 15900 12263 15500 25000 23500



Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








384 698 343 752


384 421 395 444


607 720 471 723 520 730


49 87


35413 50400 32400 51200 41000 46000









Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








68 59 83 -‐ -‐ 74 74,8 -‐ 70


116 64 111 -‐ -‐ -‐ -‐ 125 125


110 88 137 -‐ -‐ 165 119 140 130


-‐ 3,6 5,5 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 9,5


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-‐ 2552 3220 -‐ -‐ -‐ -‐ 3500 3600


Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








238 302 204 316 -‐ -‐


390 253 203 282 360 360


310 431 240 431 488 488


376 91 375 97 225 205


14725 15900 12263 15500 25000 23500



Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








384 698 343 752


384 421 395 444


607 720 471 723 520 730


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35413 50400 32400 51200 41000 46000









Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








68 59 83 -‐ -‐ 74 74,8 -‐ 70


116 64 111 -‐ -‐ -‐ -‐ 125 125


110 88 137 -‐ -‐ 165 119 140 130


-‐ 3,6 5,5 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 9,5


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Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








238 302 204 316 -‐ -‐


390 253 203 282 360 360


310 431 240 431 488 488


376 91 375 97 225 205


14725 15900 12263 15500 25000 23500



Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








384 698 343 752


384 421 395 444


607 720 471 723 520 730


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Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








68 59 83 -‐ -‐ 74 74,8 -‐ 70


116 64 111 -‐ -‐ -‐ -‐ 125 125


110 88 137 -‐ -‐ 165 119 140 130


-‐ 3,6 5,5 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 9,5


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-‐ 2552 3220 -‐ -‐ -‐ -‐ 3500 3600


Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








238 302 204 316 -‐ -‐


390 253 203 282 360 360


310 431 240 431 488 488


376 91 375 97 225 205


14725 15900 12263 15500 25000 23500



Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








384 698 343 752


384 421 395 444


607 720 471 723 520 730


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35413 50400 32400 51200 41000 46000








Technische Daten aller Epoxydharzsysteme mit Epoxydharz L im ÜberblickMechanische KennwerteReinharzproben

Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








68 59 83 -‐ -‐ 74 74,8 -‐ 70


116 64 111 -‐ -‐ -‐ -‐ 125 125


110 88 137 -‐ -‐ 165 119 140 130


-‐ 3,6 5,5 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 9,5


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-‐ 2552 3220 -‐ -‐ -‐ -‐ 3500 3600


Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








238 302 204 316 -‐ -‐


390 253 203 282 360 360


310 431 240 431 488 488


376 91 375 97 225 205


14725 15900 12263 15500 25000 23500



Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








384 698 343 752


384 421 395 444


607 720 471 723 520 730


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35413 50400 32400 51200 41000 46000









Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








68 59 83 -‐ -‐ 74 74,8 -‐ 70


116 64 111 -‐ -‐ -‐ -‐ 125 125


110 88 137 -‐ -‐ 165 119 140 130


-‐ 3,6 5,5 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 9,5


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-‐ 2552 3220 -‐ -‐ -‐ -‐ 3500 3600


Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








238 302 204 316 -‐ -‐


390 253 203 282 360 360


310 431 240 431 488 488


376 91 375 97 225 205


14725 15900 12263 15500 25000 23500



Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








384 698 343 752


384 421 395 444


607 720 471 723 520 730


49 87


35413 50400 32400 51200 41000 46000









Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








68 59 83 -‐ -‐ 74 74,8 -‐ 70


116 64 111 -‐ -‐ -‐ -‐ 125 125


110 88 137 -‐ -‐ 165 119 140 130


-‐ 3,6 5,5 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 9,5


-‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 40 40


-‐ 2552 3220 -‐ -‐ -‐ -‐ 3500 3600


Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








238 302 204 316 -‐ -‐


390 253 203 282 360 360


310 431 240 431 488 488


376 91 375 97 225 205


14725 15900 12263 15500 25000 23500



Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








384 698 343 752


384 421 395 444


607 720 471 723 520 730


49 87


35413 50400 32400 51200 41000 46000









usga

be

12/2

014,

Änd

erun

gen

vorb

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Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








68 59 83 -‐ -‐ 74 74,8 -‐ 70


116 64 111 -‐ -‐ -‐ -‐ 125 125


110 88 137 -‐ -‐ 165 119 140 130


-‐ 3,6 5,5 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 9,5


-‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 40 40


-‐ 2552 3220 -‐ -‐ -‐ -‐ 3500 3600


Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








238 302 204 316 -‐ -‐


390 253 203 282 360 360


310 431 240 431 488 488


376 91 375 97 225 205


14725 15900 12263 15500 25000 23500



Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








384 698 343 752


384 421 395 444


607 720 471 723 520 730


49 87


35413 50400 32400 51200 41000 46000









Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








68 59 83 -‐ -‐ 74 74,8 -‐ 70


116 64 111 -‐ -‐ -‐ -‐ 125 125


110 88 137 -‐ -‐ 165 119 140 130


-‐ 3,6 5,5 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 9,5


-‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 40 40


-‐ 2552 3220 -‐ -‐ -‐ -‐ 3500 3600


Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








238 302 204 316 -‐ -‐


390 253 203 282 360 360


310 431 240 431 488 488


376 91 375 97 225 205


14725 15900 12263 15500 25000 23500



Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








384 698 343 752


384 421 395 444


607 720 471 723 520 730


49 87


35413 50400 32400 51200 41000 46000









Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








68 59 83 -‐ -‐ 74 74,8 -‐ 70


116 64 111 -‐ -‐ -‐ -‐ 125 125


110 88 137 -‐ -‐ 165 119 140 130


-‐ 3,6 5,5 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 9,5


-‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ 40 40


-‐ 2552 3220 -‐ -‐ -‐ -‐ 3500 3600


Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








238 302 204 316 -‐ -‐


390 253 203 282 360 360


310 431 240 431 488 488


376 91 375 97 225 205


14725 15900 12263 15500 25000 23500



Harz L +Härter S

Harz L +Härter L

Harz L +Härter CL








384 698 343 752


384 421 395 444


607 720 471 723 520 730


49 87


35413 50400 32400 51200 41000 46000








Rolf

SCS-Composites

Rolf


F-204 TDVmitECC.doc Dieses Datenblatt ist ohne Unterschrift gültig / This datasheet is valid without signature

2

TECHNISCHES DATENBLATT

Artikel: Style 462 Einstellung (Fd./cm): 6,0/6,0 Bindung: Köper 2/2 Ausrüstung: stuhlroh

Konstruktion:

Kette Schuss Material 1) :

Carbon 3K Carbon 3K

Feinheit 1): 200 tex 200 tex

Prüfung: Einheit Sollwert +/- Toleranz

Dichte 1) 3) Kette g/cm3 n.G. +/- n.G.

Schuß g/cm3 n.G. +/- n.G.

Feinheit 1) Kette tex 200 +/- 10

Schuß tex 200 +/- 10

Drehung 1) Kette T/m +/-

Schuß T/m +/-

Einstellung Kette Fd./cm 6,0 +/- 0,3

Schuß Fd./cm 6,0 +/- 0,3

Bindung Köper 2/2

Gewicht g/m2 245 +/- 10

Trockengewicht g/m2 245 +/- 10

Feuchtigkeitsgehalt % 0,5 +/- max.

Dicke 2) mm 0,35 +/- 0,04

Breite cm nach Bestellung +/- 1

1) = n.G. = oder nach Bestellung und jeweiliger Garnspezifikation 3) = wird nicht geprüft, Angabe des Garnherstellers 2) = Richtwert, nicht freigaberelevant

Bemerkungen:

Datum QS

25.08.2009 Monika Dassel Das Datenblatt unterliegt dem Änderungsdienst

Giotto

Suter-Logo-Raster-1Z

Kohlegewebe 600 g/m² Style 404

EG-Sicherheitsdatenblatt

Materialnummer : Druckdatum : 21.08.2008 Seite 1 von 4

.

gemäß Verordnung (EG) Nr. 1907/2006

1. Bezeichnung des Stoffes/der Zubereitung und des Unternehmens

Bezeichnung des Stoffes/der Zubereitung

Kohlegewebe 600 g/m² (Carbongewebe)Angaben zum Hersteller/Lieferanten

Suter Kunststoffe AG Firmenname :

swiss-compositeAefligenstrasse 3Straße :

CH-3312 FraubrunnenOrt :

.

.

Telefon : +41-31 763 60 60 Telefax : +41-31 763 60 [email protected] :

www.swiss-composite.chInternet

Notrufnummer : 145

2. Mögliche Gefahren

Zusätzliche Gefahrenhinweise für Mensch und Umwelt

keine möglichen Gefahren

3. Zusammensetzung/Angaben zu Bestandteilen

Chemische Charakterisierung ( Zubereitung )

Gefährliche Inhaltsstoffe

EG-Nr. CAS-Nr. Bezeichnung Anteil Einstufung

7440-44-0 > 95%231-153-3 Kohlenstoff

25068-38-6 0,1 - 1% Xi, N R36/38-43-51-53500-033-5 Reaktionsprodukt:

Bisphenol-A-Epichlorhydrinharze mit

durchschnittlichem Molekulargewicht <=

700

Der volle Wortlaut der aufgeführten R-Sätze ist in Abschnitt 16 zu finden.

4. Erste-Hilfe-Maßnahmen

Kontaminierte Kleidung wechseln.

Allgemeine Hinweise

An die frische Luft bringen. Bei anhaltenden Beschwerden einen Arzt aufsuchen.

Erste Hilfe nach Einatmen

Bei Berührung mit der Haut sofort mit viel Wasser und Seife abspülen. Bei Hautreizungen Arzt

aufsuchen.

Erste Hilfe nach Hautkontakt

Falls das Produkt in die Augen gelangt, sofort bei geöffnetem Lidspalt mit viel Wasser mindestens 10

Minuten spülen. Anschließend Augenarzt konsultieren.

Erste Hilfe nach Augenkontakt

Mund mit Wasser ausspülen. Sofort Arzt konsultieren.

Erste Hilfe nach Verschlucken

Revisions-Nr. : 1,00 überarbeitet am : 20.08.2008 D - DE


http://www.r-g.de

Giotto


Kohlegewebe 600 g/m²



.


5. Maßnahmen zur Brandbekämpfung

Wassernebel. Schaum. Löschpulver. Kohlendioxid (CO2).

Geeignete Löschmittel

Wasservollstrahl.

Aus Sicherheitsgründen ungeeignete Löschmittel

Besondere Gefährdungen durch den Stoff oder die Zubereitung selbst, seine Verbrennungsprodukte oder

entstehende Gase

Bei der thermischen Zersetzung des Stoffes können Verbindungen unbekannter Zusammensetzung

entstehen.

Kohlenmonoxid. Kohlenwasserstoffe.

Umluftunabhängiges Atemschutzgerät und angemessene Schutzkleidung tragen.

Besondere Schutzausrüstung bei der Brandbekämpfung

Brandrückstände und kontaminiertes Löschwasser müssen entsprechend den behördlichen

Vorschriften entsorgt werden.

Zusätzliche Hinweise

6. Maßnahmen bei unbeabsichtigter Freisetzung

Mit Sand, Erde oder einem anderen adsorbierenden Stoff aufnehmen. In geeignetem Behälter

sammeln. Verunreinigte Fläche mit Wasser abwaschen.

Verfahren zur Reinigung

7. Handhabung und Lagerung

Handhabung

Verhüten von Gefahren durch Einhaltung von allgemeinen Industrievorschriften und

Hygienerichtlinien.

Hinweise zum sicheren Umgang

Von Zündquellen und offenen Flammen fernhalten. Staubexplosionsfähig.

Hinweise zum Brand- und Explosionsschutz

Lagerung

Trocken und frostfrei lagern. Nicht überhitzen.

Lagertemperatur: < 50°C

Relative Luftfeuchtigkeit: < 85%

Anforderungen an Lagerräume und Behälter

8. Begrenzung und Überwachung der Exposition/persönliche Schutzausrüstung

Expositionsgrenzwerte

Zusätzliche Hinweise zu Grenzwerten

nicht bekannt

Begrenzung und Überwachung der Exposition

Arbeitsschutzkleidung tragen.

Schutz- und Hygienemaßnahmen

9. Physikalische und chemische Eigenschaften

Allgemeine Angaben

schwarz

festAggregatzustand :

Farbe :





.


geruchlosGeruch :

Wichtige Angaben zum Gesundheits- und Umweltschutz sowie zur Sicherheit

Prüfnorm

Zustandsänderungen

3.500 °CSchmelztemperatur :

> 100 °CFlammpunkt :

1,7 - 2,0 g/cm³Dichte (bei 20 °C) :

Wasserlöslichkeit : unlöslich

10. Stabilität und Reaktivität

Reaktion mit starken Oxidationsmitteln. Gefahr der Staubexplosion.Zu vermeidende Bedingungen

nicht bekanntZu vermeidende Stoffe

Bei der thermischen Zersetzung des Stoffes können Verbindungen unbekannter Zusammensetzung

entstehen.

Gefährliche Zersetzungsprodukte

11. Toxikologische Angaben

Toxikologische Prüfungen

Faserabrieb kann mechanische Hautreizung verursachen

Ätzende und reizende Wirkungen

12. Umweltspezifische Angaben

nicht bekanntÖkotoxizität

Nicht in die Kanalisation gelangen lassen.

Weitere Hinweise

13. Hinweise zur Entsorgung

Empfehlung

Unter Beachtung der behördlichen Bestimmungen beseitigen.

Abfallschlüssel Produkt

160306 ABFÄLLE, DIE NICHT ANDERSWO IM VERZEICHNIS AUFGEFÜHRT SIND; Fehlchargen und

ungebrauchte Erzeugnisse; organische Abfälle mit Ausnahme derjenigen, die unter 16 03 05 fallen

14. Angaben zum Transport

Landtransport (ADR/RID)

Kein Gefahrgut im Sinne der Transportvorschriften.ADR/RID-Klasse :

Binnenschiffstransport

Kein Gefahrgut im Sinne der Transportvorschriften.ADNR-Klasse :

Seeschiffstransport

Kein Gefahrgut im Sinne der Transportvorschriften.IMDG-Klasse :

Lufttransport

Kein Gefahrgut im Sinne der Transportvorschriften.ICAO/IATA-Klasse :

Postversand ohne Beschränkung.

Sonstige einschlägige Angaben





.


15. Angaben zu Rechtsvorschriften

Kennzeichnung

Nach der GefStoffV/EG-Richtlinien nicht als gefährlich eingestuft.

Hinweis zur Kennzeichnung

Nationale Vorschriften

1 - schwach wassergefährdendWassergefährdungsklasse :

Mischungsregel gemäß VwVwS Anhang 4, Nr. 3Status :

Zusätzliche Hinweise

entfällt

16. Sonstige Angaben

Vollständiger Wortlaut der in den Kapiteln 2 und 3 aufgeführten R-Sätze

36/38 Reizt die Augen und die Haut.

43 Sensibilisierung durch Hautkontakt möglich.

51 Giftig für Wasserorganismen.

53 Kann in Gewässern längerfristig schädliche Wirkungen haben.

Alle Informationen, Empfehlungen oder Ratschläge seitens der R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH

erfolgen nach bestem Wissen und Gewissen. Sie gelten als unverbindliche Hinweise und enthalten

weder ausdrückliche noch stillschweigende Zusicherungen noch eine Garantie bestimmter

Eigenschaften. Bei den angegebenen Eigenschaftskennwerten handelt es sich um typische Werte.

Empfehlungen oder Ratschläge beschreiben unsere Produkte und mögliche Anwendungen in

genereller oder beispielhafter, aber nicht auf den Einzelfall bezogener Weise. Im Zuge der ständigen

technischen Weiterentwicklung und Verbesserung unserer Produkte können sich Veränderungen in

den Kennwerten, Texten und Graphiken ergeben; ein besonderer Hinweis auf eine evtl. Veränderung

erfolgt nicht. Der Kunde prüft eigenverantwortlich unsere Produkte in Hinblick auf ihre Eignung für die

beabsichtigten Verfahren und Zwecke sowie ihre entsprechende Verarbeitbarkeit, da die technischen

Einsatzmöglichkeiten unserer Produkte zahlreich und je nach Fall sehr unterschiedlich sind. Sie

entziehen sich daher unseren Kontrollmöglichkeiten und liegen ausschließlich im

Verantwortungsbereich des Kunden. Etwaige Schutzrechte sowie bestehende Gesetze und

Bestimmungen sind vom Abnehmer bzw. Anwender unserer Produkte in eigener Verantwortung zu

beachten. Die Veröffentlichung ist keine Lizenz und beabsichtigt nicht die Verletzung irgendwelcher

Patente.

Weitere Angaben

(Die Daten der gefährlichen Inhaltstoffe wurden jeweils dem letztgültigen Sicherheitsdatenblatt des Vorlieferanten

entnommen.)


¿r.r.o3

,ADHËSIYES AND COMPOS'TÊS, 'NC.

Á. subsicÌiary ot A utrsuBlsHl RAYoN co., LTD.

Newport 102Product Data Sheet

Newport 102

Description:Newport 102 is a 235F to 300"F cure, long out-life, general purpose epoxy film

adhesive designed for bonding applications requiring high strengths from -67'F to 200'F

Application:Newport 102 is suited for structural and secondary bonding applications in aerospace,sporting goods, marine, wind energy, and industrial manufacturing. High shear and peel

strengths make NewporllO2 idealfor metal-to-metal bonding and sandwich panel

manufacturing.Newport 102 is supplied in standard film weights from 0.030 to 0.090 psf (150450 gsm),and a variety of commercially available reinforcements, including:

Non-woven polyester mat (HC)Nylon mesh (N), and tricot (TR)Metal meshes for electrical managementUnsupportedAvailable in prepreg form (N81102)

Benefits/Features:. High toughness. High strength sandwich panel bonds. Co-curable with most 250"F curing prepregs. 30 day out-time at 70"F

Recommended Processing Conditions:Newport 102 can be cured at temperatures from 235'F to 300'F, depending on servicetemperature requirements. Low, medium, and high pressure molding techniques may

be used to cure Newport 102. Recommended cure cycle is 25psi, 3"F/min ramp to285'F, hold for 45 minutes, cool to <140"F.

,l4o'¿Physical Properties*:

GelTime (275'F):Specific Gravity:Ts (DMA,E')

Newport 102 Product Data SheetP1.N8102.042307

o2006 Newport Adhesive and Composites, lncAll rights reserved.

5-7 min.1.20 + 0.02225"F

1822 Reynolds Avenue.lrvine, CA92614. (949) 253-5680. FAX (949) 253-5692

'\

Page2 of 4

Mechanical Properties:

The mechanical properties data supplied in the following table are average valuesobtained with NB-102 at 0.060|bs/ft2. All metalto metaltests were conducted inaccordance with Federal Specification MMM-A-132. Sandwich tests were performed inaccordance with Military Specification MIL-A-25463. The test panels were cured at285'F for 45 minutes using 25 psi.

* Values are average and do not constitute a

Gel Gurve Profile of Newport 102

Geltime vs Temperature

10

0

225"F 250'F 275"F

Temperature ('F)

rrlÀt

30

20

.sEc)Etr

300"F

Ái)nfsiyii*ì ^R0

rì?ùF(rgtrF. 3i fti.r. '.'i. ,+.," ¡ "i Å Mtìl\oûtstr r¡AyoN ÇÈ Lì ll


O2006 Newport Adhesive and Composites, lncAll rights reserved"

67eF * RT' I BoeF* 22oeF.

fensile shear strength, psiSandwich pee str., in-lbs/in=latwise tensile strength, psi

=lexural strenqth, lbs

4100

11

'1000

2800

4500

16

I 100

2900

3000

12

800

2400

2300

Page 3 of 4

Melt Viscositv Profile of Newport 102A TA (model AR2O00) parallel plate rheometer was used to determine the melt viscosityof the neat resin system.

Newport NB 102

E'õèc

1 000E

1000

100.0

10.00

0 5.0 10.0 300150 20.otime (min)

¡Ramp 2"C

35.0 0 0

årlål ÁO|æruds 4ln ao#posfF'g- rdôr i.:ì l,i:: ì ,'. Â Miìslt¡ì:ùrii nÄyoN Çù Lì0


02006 Newport Adhesive and Composites, lncAll rights reserved.

34 min20 1

^

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À

^^,¡

^^.4.....

^^

Page 4 of 4

Storage:Material can be stored at 40"F for 3 months, or 0'F for 6 mo nths

AvailabiliW:Newport 102 is available in film weights from 0.030 to 0.090 Psf (150-450 gsm)

either unsupported or supportedspecial requirements.

with a carrier. Contact NewPo rt about anY

For orders, pricing, avaitabitity, technicatassrsfance or other inquiries p/ease contact:

CORPORATE OFFICESNewport Adhesives and ComPosites1822 Reynolds Ave,lrvine, CA 92614Tel: (9a9)253-5680Fax: (949) [email protected] : //www. newpo rtad. com

Disclaimer: The information contained herein has been obtained under controlled laboratory

conditions and are typical or average values and do not constitute a specification, guarantee' or

warrantee. Results may vary under differentmaterials. The data is believed to be reliable bmade without guarantee. You should thorougplanned application and determine suitabilitycommercialization. Furthermore, no suggestiorecommendation or inducement to violate any law or infringe any patent.

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02006 Newport Adhesive and Composites, lncAll rights reserved.

Gurit

4tEH420C-C20-42

r Fiber reinforced thermosetting preirnpregnated material for aircraft parts(e.9. secondary structures).

r Woven fabric of 3k HTA carbon fiber, 204 g/m', twill 212, preimpregnatedwith 42% epoxy resin El-1420 (125oC).

r Toughened and self-extinguishing epoxy resin system

t Self-adhesive to core materials

r Adjustable tackiness

r Very short curing cycles

Rov¡sion: 20'13/O1 Seite '1 von 4

Description

EH420C-C2042 consists of a 3k HTA carbon fabrlc, impregnated

wlth the epoxy resin EH420C. This resin is a self-adhesive epoxy

system designed for wide variety of manufaclur¡ng processes,

controlled flow during curing,

high lnterlaminar shear strength and very good adhesion to cores

and metallic subst¡ates at excellent FST properties.

This pfepreg mater¡al ls very suitable for the manufacluring of light-

weight composlte components with high specific mechanical ' ?

properties, excellent impacl properties and good adhesion to

honeycomb cores âs demanded by aircraft secondary structures like

radomes, falrlng and feading edges. ln combination with ¡ts verygood FST performance, lt is also rlery sultable for high performance

aírcraft lnterior components.

The resin matrlx EH420C ls a so-called 120"C system, which can be

cured at a temperature range between 120'C @ 45 m¡nutes and

160"C @ l0 minutes. lt is offered in different tack lêvels to meelfabrlcatlon requirements of curvod and complex shaped

components.

Both monol¡thic and sandwich structures can be easily

manufactured wlth this prepreg. The curing can be performed byprees, vacuum and autoclavê moulding with a pressure of 0.07 to

0.4 MPa.

Such composlte structures can be exposed easily to têmperatures in

the range of -55'C up to +80"C.

Prepreg Properties

Delivery Form and Storage

Thls proprog moots the following ARBUS mater¡al

performance epecff lcation:

Cured !amlnates fulf¡l the flamo-rþtardant speclflcations:

r FAR 25.853 Flame Test (self-extinguishing)

r ABD 0031

¡ Av¡atlon and aêrospace industries

r Machine industrles

r Marine and aulomotive applicat¡ons

The propreg material ¡s suitâblo forr

Resin Epoxy

Volatllo EN 2330 < 1.5 0/o

Tacklness medlum to high

Fabrlc EN 2331 204 glm' +-5 o/o

Sorvlce Tomperature (Cured Steto) -55oC lo +8OoC

Storage Llfe (from dellvory date) Days ât RT / Month á -l 8oC 30t12

Revlslon: 201 3/01 Solts 2 rcn 4

Curing Conditions

Mechanical Froperties 1typical Vatues)

1) Sandwich 2 plies/side: core 3 248kg/m, I 4mm (honeycomb)

Temperature 't20113511600c

Cura Tme

Spec. Pressure 007-04MPa

Cool-down <sK/min to 60oC

RêmÖve matsríal at âtleal 80"C

Recommended culíng process Press, Autoclave, Vacuum-bag

Temp. ["C] Standa rd Results

Flêxural Modulus warp EN63 GPa

Tens¡le Modulus (warp) tso 527-4 GPa

Compressive Modulus (warp) EN 2850 GPa

lnte¡laminar Shear Strength

Bsaring strsFgth

Climbing Drum Peel ' EN 2243-3 N/75 mm

Tg T¡/1A 120

Revision: 2013/0'f Seite 3 von 4

Gurit

Burning Behaviour

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The user should make test panels and conducl appropriate testing of eny goods or materials supplied by lheCompany to ensure thet they are suitable for the use/s planned application. Such testing should include tesl¡ngunder cond¡lions as dose es possible to those wtìich the f¡nal component may be subjected. Each user bears fullrêsponsibility from mak¡ng its own determination as to the su¡lability of the recommendations and adv¡ce obtainedby the Company for its own particular use.

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The Gurit Group is continuously reviewing and updating lhe Documenls Pleese €nsure thal you have the currentversion, by contecing Guril Marketing Communicet¡ons or your sales contaci and quoting the revision number in thebotlom middle of this page.

Test method Max. mean values

Flammabil¡ty vertical, 12s fram¡ng

kw

m¡Heat release AtTtM 2 0006

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CH-4234zúllwil

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(TE) Italia

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þ=lr\preg

SCHEDA TECNICA/TE CHNI CA L DATA S HEE T

Codice Articolo/ Material code: PCG630T0637 Rev. 1.03 -24/09/2010

GG630T-DT121H-37 (H 100 cm)

(l) Mismla con DSC alla vclocità di scansione di 20"C/min I Measured by DSC@2?"c/niln

(2) Viscosità complessa misumta a 60oC compresa fra 300 e 500 Poise (frequenza l0 nd/sec)/ coltpls viscßit!

meøured @ 60"C hetween 300 ond 500 Po¡se (tequenc)' 10 rad/sec)

(3) Perdita in peso dopo I 5 min in fomo vmtilato a l60"Cl lV¿ight lois ¿Itq 15 øín in ovea @ 160"C

(4) Valore indicativo, può variare in fuuione dell'eventuale fuoriuscita di resina dal laninato e dalla porosità

residua/ This vohrc depends on eventuøl resín bleed out and,/or rqiduol potosíty iil lhe cuted loñinate

Dæumilto soggefto s eventual¡ aggiomammt¡ æna obbl¡go di comùnic¿zione immedista./

fhß ¡locunrcnt ñu! be sabject to ch¿¡ge elthùut pñor iot¡ce

Natura del formulato/ Chemical nature Epossidico termoindurent e I Therm os ettin g ep oxy

Temperatura di cwal Cure temperature I l0 + 145'C

Gel time 8 -: 13 min @120"C3+6min@135"C

Tg [Ciclo di cura]/ Tg [Cure cycle] 120 + 125"C [90 min @ 120"C]

120 - 125'C [40 min @ 135'C] (1)

Viscosità/ Viscosity Medio-bassa / Medium-low (2)

Trasparenza./ Tr ans p ar ency Ecc ell ertte I E x c e I I e n t

Stabilità all'ingiallimento/ UV stability Eccelle¡tel Excellent

Indicato per applicazioni dove siano

richiesti:/Recommended for thos e app licalionsrequiring:

-Trasparenza e minima porosità superficiale/Transparency and surface porosity

-Assenza di tonalità di colore,/No colour shades

-Resistenza all'ingiallimento/ UV stability

Tipo di filato (Ordito; Trama)lYam type (llarp; lTeft)

Carbonio altaresistenza l2W I2KHS Carbon

Stile di tessitura/ Weaving style Twill 2x2

Larghezza standard./ Standard width 1000 + 5 mm (esclusa cimosal withottt selvedge)

Lwghezza standard/ Sla¿ dard length 33t3m

Ordito (fili/ cm)l Warp (ends/ crn) 3,90 + 0,10

Trama (fili/ cm)l lrefi þicks/ cm) 3,90 + 0,10

Peso areale ftbrasecca/ FAll/ 630 +15 glm2

Contenuto di resina/ Resin conten! 37 *3%ítpesol byweight

Contenuto di volatili/ Volatile corltent < 1,5 o/o in peso/ by weight (3)

Spessore lamínal Laminate thiclctess 0,650 mm (4)

Conservazion el Shelf lde 4 settimane @20"C1 4 weelcs @ 20"C

12 mesi @ -18"C1 I2 months @ -18"C

Datenblatt / Ausgabe 01/10 / Ersetzt Ausgabe 09/09

AIREX C70 UNIVERSELLER STRUKTUR-SCHAUMSTOFF

Beschreibung Geschlossenzelliger, vernetzter Hartschaumstoff mit guter Steifigkeit sowie einem sehr guten Verhältnis Festigkeit / Gewicht. Er hat eine hohe Zähigkeit und eine geringe Wasseraufnahme bei guter chemischer Beständigkeit. Die Verarbeitung kann mit allen gängigen Harzsystemen und Prozessen erfolgen. Die feine Zellstruktur unterstützt die gute Haftung der Deckschichten. Er ist das ideale Kernmaterial für viele leichte, dynamisch oder statisch belastete Sandwichstrukturen.

Anwendungen • Schiff- und Bootbau : Rumpf, Decks, Schottwände, Aufbauten, Inneneinrichtung

• Schienen- und Strassenfahrzeuge : Boden- und Deckenteile, Türen, Inneneinrichtung, Trennwände, Seiten-schürzen

• Windkraftanlagen: Rotorenblätter, Abdeckungen, Generatorengehäuse

• Luft- und Raumfahrt: Rumpf- und Flügelteile für Sportflugzeuge, Küchentrolley

• Freizeit: Surfbretter, Snowboards, Wakeboards

• Industrielle Bauteile : Werkzeuge, Tanks, Rohre, Container, Abdeckungen

Charakteristik • Hohe Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewich t

• Gute Schlagzähigkeit • Geringe Harzaufnahme • Gute Ermüdungsbeständigkeit • Günstiges Brandverhalten, selbstverlöschend • Gute Schall- und thermische Isolierung • Nicht verrottend • Gute Styrolverträglichkeit

Verarbeitung • Handlaminieren / Faserspritzen • Vakuuminfusion • Harzinjektion (RTM) • Kleben • Prepreg-Verarbeitung • Thermoformen

Giotto


Datenblatt / Ausgabe 01/10 / Ersetzt Ausgabe 09/09

ALCAN COMPOSITES CORE MATERIALS www.corematerials.alcancomposites.com Europe / Middle East / Africa: North & South America : Asia / Australia / New Zealand: Alcan Airex AG Alcan Baltek Alcan Composites Ltd. / Core Materials Branch Industrie Nord 108 Fairway Court Shangfeng Road 933, Building 6, Pudong CH-5643 Sins, Switzerland Northvale, NJ 07647, USA CN-201201 Shanghai, China Tel: +41 41 789 66 00 Tel: +1 201 767 14 00 Tel. +86 21 585 86 006 Fax: +41 41 789 66 60 Fax: +1 201 387 66 31 Fax. +86 21 338 272 98 [email protected] [email protected] [email protected]

Typische Daten für AIREX ® C70 C70.40 C70.48 C70.55 C70.75 C70.90 C70.130 C70.200 C70.250

Nominaldichte ISO 845 kg/m³ lb/ft3

40 2.5

48 3.0

60 3.7

80 5.0

100 6.2

130 8.1

200 12.5

250 15.6

Druckfestigkeit senkrecht

ISO 844 N/mm² psi

0.45 65

0.60 87

0.90 130

1.45 210

2.0 290

3.0 435

5.2 745

6.6 960

E-Modul (Druck) senkrecht

DIN 53421 N/mm² psi

41 5947

48 7000

69 10000

104 15080

130 18850

170 24650

280 40600

350 50800

Zugfestigkeit in Plattenebene ISO 527-2 N/mm² psi

0.70 100

0.95 138

1.3 190

2.0 290

2.7 390

4.0 580

6.0 870

7.5 1’090

E-Modul (Zug) in Plattenebene ISO 527-2 N/mm² psi

28 4060

35 5’100

45 6530

66 9600

84 12200

115 16680

175 25400

230 33’400

Schubfestigkeit ISO 1922 N/mm² psi

0.45 65

0.55 80

0.85 123

1.2 175

1.7 247

2.4 348

3.5 510

4.7 680

G-Modul ASTM C393 N/mm² psi

13 1900

16 2320

22 3190

30 4350

40 5802

54 7830

75 10900

95 13780

Schubbruchdehnung ISO 1922 % 8 10 16 18 23 30 30 30

Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur

ISO 8301 W/m.K BTU.in/ft2.hr.°F

0.031 0.21

0.031 0.21

0.031 0.21

0.033 0.23

0.035 0.24

0.039 0.27

0.048 0.33

0.056 0.39

Standardplatte Breite mm ± 5 1330 1270 1150 1020 950 850 750 700

Länge mm ± 5 2850* 2730* 2450* 2180 2050 1900 1600 1500

Dicke mm ± 0.5 5 bis 80 5 bis 70 5 bis 70 3 bis 68 3 bis 60 5 bis 50 5 bis 40 5 bis 40

Block Dicke mm ± 2 84 80 78 72 68 58 48 47

ContourKore (CK) Breite mm ± 10 690 oder 930 660 oder 900 600 oder 1200 510 oder 1020 510 oder 1020 850 750

Länge mm ± 10 1200 1200 1140 1080 930 950 800

Dicke mm ± 0.5 5 bis 50 5 bis 50 5 bis 50 3 bis 50 3 bis 45 6 bis 40 6 bis 30

Farbe hellgrün violett gelb grün rot blau braun grün Andere Dimensionen und engere Toleranzwerte auf Anfrage * Halbe Plattengrössen für Dicken ≤ 8mm (0.315”)

Bei den angegebenen Werten handelt es sich um Richtwerte für die nominale Rohdichte. Diese können aufgrund von Dichteschwankungen unterschritten werden. Minimalwerte für die Auslegung von Bauteilen stellen wir Ihnen auf Wunsch zur Verfügung. Die Angaben in dieser Publikation stützen sich nach unseren Kenntnissen auf den neuesten Stand von Technik und Wissenschaft. Für die Richtigkeit der Angaben und für die Resultate, die sich aus deren Gebrauch ergeben, kann jedoch keine Garantie übernommen werden. Keine der Angaben ist dazu bestimmt, bestehende Patentrechte zu verletzen oder eine Patentverletzung zu empfeh-len.

Giotto


Wabenkerne

Wab

enke

rne

Jenny + Co. AGCH-8401 Winterthur

Tel. 052 212 94 94Fax 052 212 89 42

[email protected]

Aluminium 3003Aluminium 5052Aluminium 5056

Aramidfaser NOMEXAramidfaser KEVLAR

Jenny + Co. AG CH - 8401 Winterthur

Telefon 052 212 94 94 Telefax 052 212 89 42

Internet: www.jenny.ch E-Mail: [email protected]

Wabenkerne Honeycomb cores

ALUMINIUM Kommerzielle Qualität 3003 Luftfahrt-Qualität 5052 Luftfahrt-Qualität 5056

ARAMIDFASER Kommerzielle Qualität NOMEX ® oder gleichwertig Luftfahrt-Qualität NOMEX ® oder gleichwertig Luftfahrt-Qualität KEVLAR ® NOMEX ®, KEVLAR ® eingetragene Warenzeichen der Firma DUPONT

Ergänzungsprodukte

CELLITE Wabenplatten Wabenkern zwischen Deckschichten CELLITE METAL Aluminiumdeckschicht CELLITE FIBER Glasfaserdeckschicht, EP-Harz

COREFILLER CF 230/234 Corefiller mit FAR 25-Zulassung, schnelles System CF 180 Einkomponenten-Epoxid-Paste mit FAR 25-Zusl.

KONSTRUKTIONSKLEBSTOFFE (Auswahl) ADEKIT A 140 Epoxid-Klebstoff, hohe mechanische Festigkeit ADEKIT A 211 PU-Klebstoff, selbstverlöschend nach UL 94-V0

Wichtige Bemerkung

Die in den Datenblättern genannten Informationen über die Produkte, Ausrüstung und Prozesse erfolgen nach bestem Wissen. Wir geben keine Garantie bezüglich der Exaktheit und Vollständigkeit jeglicher dieser Informationen, weder ausgedrückt noch darauf hingedeutet, einschliesslich der Eignung der Produkte für eine spezielle Anwendung. Es liegt in der Verantwortung des Benutzers bzw. Käufers, ausreichende Tests durchzuführen, um die Eignung unserer Produkte für die jeweiligen eigenen Zwecke nachzuweisen. Die hier genannten Informationen sollen nicht als Veranlassung, Erlaubnis oder Empfehlung aufgefasst, um gegen Patentrechte, oder Rechte Dritter zu verstossen.


Telefon 052 212 94 94 Telefax 052 212 89 42


Aluminium Wabe 3003 Kommerzielle Qualität

Beschreibung

Die Aluminium Wabe 3003 ist ein leichtes Kernmaterial, das exzellente Stabilität und Korrosionsbeständigkeit für industrielle Anwendungen zu niedrigen Kosten bietet. Der Wabenkern wird aus Folie in 3003 Aluminiumlegierung hergestellt.

Eigenschaften

Einsatztemperatur bis zu 177°C Hohe thermische Leitfähigkeit Flammbeständig Exzellente Feuchtigkeits- und Korrosionsbeständigkeit Widerstandsfähig gegenüber Pilzen Niedriges Gewicht / hohe Stabilität

Anwendungen

Werkzeugbaupaneelen, Decken- und Bodenpaneelen, Regale, Arbeitsplatten und andere Anwendungen, für die erhöhte physische und mechanische Eigenschaften nicht benötigt werden.

Mechanische Eigenschaften weitere Abmessungen auf Anfrage

Druck Schub Bandrichtung (L)

Schub Expansionsrichtung (W)

Zell-Grösse Folien-

Stärke

Dichte

Festigkeit Modul Festigkeit Modul Festigkeit Modul

mm Zoll mm kg/m3 MPa GPa MPa GPa MPa GPa

6.4 1/4 0.076 83.3 4.27 1.02 2.38 0.43 1.48 0.21

9.5 3/8 0.076 57.7 2.24 0.63 1.45 0.28 0.90 0.14

12.7 1/2 0.076 40.0 1.14 0.28 0.90 0.17 0.48 0.10

19.1 3/4 0.076 28.8 0.76 0.17 0.66 0.11 0.38 0.06

25.4 1.0 0.076 22.4 0.52 0.11 0.38 0.10 0.28 0.05

Standardformat Breite L Bandrichtung 1270 mm Länge W Expansionsrichtung 2540 mm Dicke Minimum 3 mm Dicke Maximum 150 mm

Die Waben sind mit oder ohne Zellperforation erhältlich. Die Zellperforation dient dazu, die Be- / Entlüftung der Zellen für bestimmte Anwendungen zu erleichtern.


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Aluminium Wabe 5052 Luftfahrt Qualität

Beschreibung

Die Aluminium Wabe 5052 ist ein leichtes Kernmaterial, das überlegene Stabilität und Korrosionsbeständigkeit gegenüber Aluminium Waben in kommerzieller Qualität bietet. Der Wabenkern wird aus Folie in 5052 Aluminiumlegierung hergestellt und erfüllt alle Anforderungen gemäss MIL-C-7438.

Eigenschaften

Erhöhte Gebrauchstemperatur Hohe thermische Leitfähigkeit, Flammbeständig Exzellente Feuchtigkeits- und Korrosionsbeständigkeit Widerstandsfähig gegenüber Pilzen Niedriges Gewicht / hohe Stabilität

Anwendungen

Böden in Flugzeugen, Flugzeugleitwerke, Raketenflügel, Triebwerkgehäuse, Treibstoffzellen, Komponenten für den Flugzeugrumpf, Helikopter Rotorblätter und Trennwandverbindungspaneelen für den Bereich Schifffahrt.





Stärke

Dichte



3.2 1/8 0.018 49.7 1.86 0.517 1.45 0.31 0.90 0.15

3.2 1/8 0.025 72.1 3.59 1.034 2.34 0.48 1.52 0.21

3.2 1/8 0.051 129.7 9.65 2.413 5.00 0.93 3.14 0.37

6.4 1/4 0.038 54.5 2.21 0.621 1.62 0.34 1.03 0.17

6.4 1/4 0.051 68.9 3.31 0.965 2.21 0.46 1.45 0.20

6.4 1/4 0.064 83.3 4.62 1.310 2.83 0.57 1.83 0.24




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Aluminium Wabe 5056 Luftfahrt Qualität

Beschreibung

Die Aluminium Wabe 5056 ist ein leichtes Kernmaterial, das überlegene Stabilität und Korrosionsbeständigkeit gegenüber Aluminium Waben 5052 und Waben in kommerzieller Qualität bietet. Der Wabenkern wird aus Folie in 5056 Aluminiumlegierung hergestellt und erfüllt alle Anforderungen gemäss MIL-C-7438.

Eigenschaften

Erhöhte Gebrauchstemperatur Hohe thermische Leitfähigkeit, Flammbeständig Exzellente Feuchtigkeits- und Korrosionsbeständigkeit Widerstandsfähig gegenüber Pilzen Niedriges Gewicht / hohe Stabilität

Anwendungen

Böden in Flugzeugen, Flugzeugleitwerke, Raketenflügel, Triebwerkgehäuse, Treibstoffzellen, Komponenten für den Flugzeugrumpf, Helikopter Rotorblätter und Trennwandverbindungspaneelen für den Bereich Schifffahrt.





Stärke

Dichte



3.2 1/8 0.018 49.7 2.34 0.669 1.72 0.31 1.07 0.14

3.2 1/8 0.025 72.1 4.34 1.276 2.93 0.48 1.76 0.26

3.2 1/8 0.051 129.7 10.48 2.999 6.21 0.99 3.59 0.35

6.4 1/4 0.038 54.5 2.72 0.793 2.00 0.34 1.21 0.15

6.4 1/4 0.051 68.9 4.00 1.186 2.76 0.46 1.65 0.19

6.4 1/4 0.064 83.3 5.45 1.586 3.45 0.58 2.07 0.22




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Aramidfaser Wabenkern Nomex ® Kommerzielle Qualität

Beschreibung

Die Aramidfaser Wabe 1 ist eine leichte, sehr stabile und nicht metallische Wabe, die aus Aramidfaserpapier (DUPONT Nomex ® oder gleichwertig) hergestellt wird. Das Aramidfaserpapier wird mit einem hitzeresistenten Phenolharz imprägniert.

Eigenschaften

Hohes Verhältnis von Stabilität zu Gewicht Korrosionsbeständigkeit Gute thermische Isolierung, exzellente dielektrische Eigenschaften Einfach zu formen, sehr gut zu verkleben

Anwendungen

Bootsrümpfe, Rennautokarosserien, Paneelen für Boote, Antennen, Spezialpaneelen


Zell-Grösse Dichte Druck Schub Bandrichtung (L)


Festigkeit Festigkeit Modul Festigkeit Modul

mm Zoll kg/m3 lbs/ft3 MPa MPa GPa MPa GPa

3.2 1/8 48.1 3.0 1.91 1.34 0.044 0.67 0.023

3.2 1/8 64.1 4.0 3.37 1.81 0.057 0.99 0.031

4.8 3/16 48.1 3.0 1.99 1.21 0.040 0.73 0.027

4.8 3/16 64.1 4.0 3.39 1.53 0.054 1.09 0.036

6.4 1/4 48.1 3.0 1.91 1.35 0.044 0.67 0.023

6.4 1/4 64.1 4.0 3.37 1.81 0.057 0.99 0.031



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Aramidfaser Wabenkern Nomex ® Luftfahrt Qualität

Beschreibung

Die Aramidfaser Wabe 2 ist eine leichte, sehr stabile und nicht metallische Wabe, die aus Aramidfaserpapier (DUPONT Nomex ® oder gleichwertig) hergestellt wird. Das Aramidfaserpapier wird mit einem hitzeresistenten Phenolharz imprägniert. Dieses Kernmaterial zeigt exzellente Elastizität, kleine Zellgrösse, niedrige Dichte und hervorragende Flammeigenschaften. Die Waben erfüllen die Anforderungen nach MIL-C-81986 und AMS 3711A.

Eigenschaften

Hohes Verhältnis von Stabilität zu Gewicht Korrosionsbeständigkeit Gute thermische Isolierung, exzellente dielektrische Eigenschaften Feuerbeständigkeit (selbstverlöschend) Einfach zu formen, sehr gut zu verkleben

Anwendungen

Flugzeugcontainer, Böden und Abtrennungen, Flugzeugleitwerke, Flügel für Flugkörper, Parabolspiegel, Antennen, militärische Schutzeinrichtungen, Treibstofftanks, Helikopter Rotorblätter und Trennwandverbindungspaneelen für den Bereich Schifffahrt.





mm Zoll kg/m3 lbs/ft3 MPa GPa MPa GPa MPa GPa

3.2 1/8 28.8 1.80 0.76 0.034 0.62 0.026 0.34 0.014

3.2 1/8 48.1 3.00 2.07 0.138 1.31 0.048 0.69 0.024

4.8 3/16 32.0 2.00 1.03 0.076 0.76 0.031 0.41 0.019

4.8 3/16 48.1 3.00 2.07 0.138 1.10 0.040 0.62 0.024

6.4 1/4 24.0 1.50 0.62 0.041 0.52 0.021 0.24 0.010

6.4 1/4 32.0 2.00 1.03 0.076 0.76 0.029 0.38 0.019



Telefon 052 212 94 94 Telefax 052 212 89 42


Aramidfaser Wabe KEVLAR ® N636 Luftfahrt Qualität

Beschreibung

Diese Aramidfaser-Wabe ist eine extrem leichte, nichtmetallische Wabe hoher Festigkeit, hergestellt mit Para-Aramidfaserpapier (DUPONT Kevlar ® N636 oder gleichwertig). Das Para-Aramidfaserpapier wird mit einem hitzeresistenten Phenolharz imprägniert. Dieses Kernmaterial weist hinsichtlich Gewicht, Festigkeit, Steifigkeit und Ermüdung verbesserte Leistungsmerkmale gegenüber Nomex ® und Korex ® auf

Eigenschaften

Bis zu 40% leichter als vergleichbare Nomex ® Wabe Extrem hohes Festigkeit/Gewicht Verhältnis Ausgezeichnete Temperatur- und Feuchtbeständigkeit Verbesserte Scherfestigkeit und – modul Erfüllt strenge Rauch-, Toxizitäts- und Entflammbarkeitsnormen Hohe Widerstandsfähigkeit Gutes Ansprechen auf Wärmeformung

Anwendungen

Flugzeugbordküchen, Flugzeugböden und –trennwände, Flugzeugflügelvorder- und Hinterkanten, Radarnasen, Landeklappen, Verkleidungspaneelen und Türen




Festigkeit Festigkeit Modul Festigkeit Modul

mm Zoll kg/m3 Lbs/ft3 MPa MPa GPa MPa GPa

3.2 1/8 40.1 2.5 1.65 1.47 0.103 0.81 0.056

3.2 1/8 48.1 3.0 2.32 1.80 0.108 0.98 0.057

3.2 1/8 64.1 4.0 3.68 2.46 0.114 1.32 0.059

3.2 1/8 72.1 4.5 4.21 2.83 0.154 1.62 0.083

3.2 1/8 96.1 6.0 6.47 3.87 0.163 2.20 0.091


www.3ACCorematerials.com

Europe ׀ Middle East ׀ India ׀ Africa North America ׀ South America Asia ׀ Australia ׀ New Zealand

Airex AG Baltek Inc. 3A Composites (China) Ltd. 5643 Sins, Switzerland High Point, NC 27261, USA 201201 Shanghai, China T +41 41 789 66 00 ׀ F +41 41 789 66 60 T +1 336 398 1900 ׀ F +1 336 398 1901 T +86 21 585 86 006 ׀ F +86 21 338 27 298 [email protected] [email protected] [email protected]

DATA SHEET

BALTEK ® SB Select Grade Structural Balsa

CHARACTERISTICS

BALTEK® SB is a core materi-al produced from select kiln-dried balsa wood in the ‘end-grain’ configuration. It has extremely high strength and stiffness to weight ratios, and achieves an excellent bond with all types of resins and adhesives.

It is compatible with a variety of manufacturing processes and is resistant to temperature changes, or exposure to fire, or chemicals such as styrene.

BALTEK® SB is an ideal core material for an extensive range of applications subjected to static or dynamic loads in service. All while being a re-newable resource.

Outstanding strength and stiffness to weight ratios First-class, select grade lumber Ecological product Certified for a range of applications by DNV & Germanischer Lloyd,

Lloyd's Register, American Bureau of Shipping and Korean Register Excellent fatigue and impact resistance Fulfills most FST (flame, smoke, toxicity) requirements Good sound and thermal insulation Extremely wide operating temperature range

-212 °C to +163 °C (-414 °F to +325 °F)

APPLICATIONS

Marine Hulls, decks, bulkheads, superstructures, interiors, tooling/molds

Road and Rail Floors, roofs, side skirts, front-ends, doors, interiors, covers

Wind energy Rotor blades (shear webs and shells), nacelles, spinners

Industrial: Tanks, containers, architectural panels, impact limiters, sporting goods

Aerospace: Floors, cargo pallets, cargo containers, bulkheads, general aviation

Defense: Naval vessels, containers, cargo pallets, shelters, ballistic panels

PROCESSING

Adhesive bonding Compression molding Contact molding (hand/spray) Pre-preg processing (up to 180 °C, 355 °F) Resin injection (RTM) Vacuum infusion

10.2014 (replaces 07.2011)

Typical properties for BALTEK ® SB Unit (metrical) SB.50 SB.100 SB.150

Apparent nominal density ASTM C-271 kg/m³ 109 148 285

Minimum sheet density ASTM C-271 kg/m³ 84 136 248

Compressive strength perpendicular to the plane ISO 844 N/mm² 5.5 9.2 22

Compressive modulus perpendicular to the plane

ISO 844 N/mm² 1616 2526 4428

Tensile strength perpendicular to the plane (polyester) ASTM C-297 N/mm² 3.9 5.7 12.2

Tensile strength perpendicular to the plane (epoxy) ASTM C-297 N/mm² 9 12 18.3

Tensile modulus perpendicular to the plane

ASTM C-297 N/mm² 1682 2791 6604

Shear strength1 ASTM C-273 N/mm² 1.8 2.6 5.2

Shear modulus ASTM C-273 N/mm² 136 187 362

Thermal conductivity at room temperature ASTM C-177 W/m*K 0.048 0.066 0.084

Standard sheet

Width mm ± 5 610 610 610

Length mm ± 10 1220 1220 1220

Thickness mm +0.25 -0.75 4.7 to 76 4.7 to 76 6 to 76

ContourKore (CK) Thickness mm +0.25 -0.75 4.7 to 50 4.7 to 50 6 to 50

Please specify Lamprep surface treatment or AL600 c oating (decreases porosity and increases bond stren gth) when ordering. Perforations (breether holes), grooves and other fi nishing options are also available. Other sheet siz es are available on request. 1) All samples tested @ ¾” thick. Please apply appropriate shear strength reduction factors for greater thickness

Fire Performance+ Standard SB.50 SB.100 SB.150

Aircraft FAR 25.853 Flammability

Smoke density

Toxicity

Heat release

Passed

Passed

Passed

Failed

Passed

Passed

Passed

Failed

Not tested

Rail ASTM E 162 Flame spread factor

Heat Evolution factor

Flame spread index

2.22

6.24

14

2.22

6.24

14

Not tested

Rail ASTM E 662 (non-flaming mode) Ds @ 90 sec

Ds @ 4min

3

39

3

39

Not tested

Rail ASTM E 662 (flaming mode) Ds @ 90 sec

Ds @ 4min

8

25

8

25

Not tested

+ all samples tested with phenolic resin FRP skins.

The data provided gives approximate values for the nominal density. Due to density variations these values can be lower than indicated above. Minimum values to calculate sandwich constructions can be provided upon request.

The information contained herein is believed to be correct and to correspond to the latest state of scientific and technical knowledge. Howev-er, no warranty is made, either expressed or implied, regarding its accuracy or the results to be obtained from the use of such information. No statement is intended or should be construed as a recommendation to infringe any existing patent.

Typical properties for BALTEK ® SB Unit (imperial) SB.50 SB.100 SB.150

Nominal sheet density ASTM C-271 lb/ft³ 6.8 9.3 17.8

Minimum sheet density ASTM C-271 lb/ft³ 5.2 8.5 15.5

Compressive strength perpendicular to the plane

ISO 844 psi 798 1336 3184

Compressive modulus perpendicular to the plane ISO 844 psi 234400 366200 642000

Tensile strength perpendicular to the plane (polyester) ASTM C-297 psi 558 831 1770

Tensile strength perpendicular to the plane (epoxy)

ASTM C-297 psi 1299 1737 2654

Tensile modulus perpendicular to the plane ASTM C-297 psi 243900 404700 957600

Shear strength1 ASTM C-273 psi 267 378 761

Shear modulus ASTM C-273 psi 19700 27100 52600

Thermal conductivity at room temperature

ASTM C-177 BTU.in/ft2.hr.°F 0.331 0.456 0.581

Standard sheet

Width in ± 3/16 24 24 24

Length in ± 3/8 48 48 48

Thickness in +0.01 -0.03 3/16 to 3 3/16 to 3 ¼ to 3

ContourKore (CK) Thickness in +0.01 -0.03 3/16 to 2 3/16 to 2 ¼ to 2

Please specify Lamprep surface treatment or AL600 c oating (decreases porosity and increases bond stren gth) when ordering. Perforations (breether holes), grooves and other fi nishing options are also available. Other sheet siz es are available on request. 1) All samples tested @ ¾” thick. Please apply appropriate shear strength reduction factors for greater thickness.

Fire Performance+ Standard SB.50 SB.100 SB.150

Aircraft FAR 25.853 Flammability

Smoke density

Toxicity

Heat release

Passed

Passed

Passed

Failed

Passed

Passed

Passed

Failed

Not tested

Rail ASTM E 162 Flame spread factor

Heat Evolution factor

Flame spread index

2.22

6.24

14

2.22

6.24

14

Not tested

Rail ASTM E 662 (non-flaming mode) Ds @ 90 sec

Ds @ 4min

3

39

3

39

Not tested

Rail ASTM E 662 (flaming mode) Ds @ 90 sec

Ds @ 4min

8

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8

25

Not tested

+ all samples tested with phenolic resin FRP skins.

The data provided gives approximate values for the nominal density. Due to density variations these values can be lower than indicated above. Minimum values to calculate sandwich constructions can be provided upon request.

The information contained herein is believed to be correct and to correspond to the latest state of scientific and technical knowledge. Howev-er, no warranty is made, either expressed or implied, regarding its accuracy or the results to be obtained from the use of such information. No statement is intended or should be construed as a recommendation to infringe any existing patent.

swiss-composite technical data sheet

Suter Kunststoffe AG • CH-3312 Fraubrunnen • Tel. 031/763 60 60• Fax 031/763 60 61• [email protected] • www.swiss-composite.ch

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ROHACELL®

Technische Information ROHACELL®

Polymethacrylimid-Hartschaumstoff

Das Produktprofil von ROHACELL®

Was ist ROHACELL®

ROHACELL® ist ein geschlossenzelliger PMI-Hart-schaumstoff (Polymethacrilimid-Hartschaumstoff) für denKonstruktionsleichtbau. Die natürliche Farbe vonROHACELL® ist weiss. ROHACELL® besitzt ausgezeich-nete mechanische Eigenschaften, hohe Wärmeform- undLösungsmittelbeständigkeit und besonders bei tiefen Tem-peraturen eine niedrige Wärmeleitzahl. Die Festigkeitswertesowie Elastizitäts- und Schubmodule werden z.Z. von kei-nem anderen Schaumstoff gleicher Rohdichte übertroffen.Die Herstellung erfolgt durch thermisches Schäumen vonPlatten aus einem Methacrylsäure-Methacrylnitril-Copolymerisat. Dieses setzt sich während des Schäum-vorganges zu Polymethacrylimid um.

Die Herstellung von ROHACELL®

Die Schaumtemperatur liegt je nach Dichte und Typ ober-halb 170°C. Nach dem Schaumprozess wird der Block aufRaumtemperatur abgekühlt. Bedingt durch die niedrigeWärmeleitung des Schaumstoffes stellt sich hierbei einTemperaturgradient ein, der eingefrorene Spannungen zurFolge hat. Wird dieser Block zu Platten aufgetrennt, sowerden die eingefrorenen Spannungen frei und die Plattenkönnen leichten Verzug aufweisen. Diese Spannungen sindjedoch so gering, dass selbst bei dünnen Deckschichtenebene Sandwichteile hergestellt werden können.

Information technique de ROHACELL®

Mousse rigide Polyméthacrylique

Presentation du ROHACELL®

Qu’est-ce que le ROHACELL®?Le ROHACELL® est une mousse rigide PMI à cellulesfermées (mousse rigide d’mide polyméthacrylique) pourconstructions légères. Le ROHACELL® est naturellementblanc. Le ROHACELL® présente d’excellentes propriétésmécaniques, une grande stabilité dimensionnel et à chaudune résistance élevée aux solvants et une faible conductivitéthermique en particulier aux basses températures. Lesrésistances et modules d’élasticité et de cisaillementd’aucune autre mousse de même masse volumique nedépassent actuellement creux du ROHACELL®. Laproduction seffedture par expansion thermique de plaquesd’un copolymère acide méthacrylique/nitrile méthacrylique.Ce dernier se transforme en imide polyméthacryliquependant l’expansion.

Production du ROHACELL®

La température d’expansion, supérieure à 170°C, dépendde la masse volumique et du type. Aprés l’expansion, lebloc est refroidi à la tempàrature ambiente. Par suite de lafaible conductivité thermique de la mousse, il s’étabilit alorsun gradient de temérature qui se traduit par des contraintesfigées. Le dècoupage de ce bloc en plaques libére lescontraintes figées et les plaques peuvent présenter un lègergauchissement. Ces contraintes sont toutefois si faiblesque même de minces strates de couverture permettentd’optenir des pièces composites planes.

So wird ROHACELL® geliefertROHACELL® wird in unterschiedlichen Dichten gefertigt.

Formes de livraison du ROHACELL®

Le ROHACELL® existe en plusieurs masses volumiques

Typ Rohdichte kg/m3 Beschreibung DescriptionType Masse volumique kg/m3

ROHACELL® 31 32kg/m3 Typen mit für Schaumstoffe opti- Types à rapport poids spècifique/ROHACELL® 51 52kg/m3 malem Verhältnis zwischen spe- résistance optimal pour desROHACELL® 71 75kg/m3 zifischem Gewicht und Festigkeit mousses et se prêtant ainsi à de

und damit sehr breitem Anwen- trés nombreuses applicationsdungsbereich. industrielles.

ROHACELL® 110 110kg/m3 Sondertyp, der die Eigenschafts- Types spécial à propriétés Inter-lücke zwischen ROHACELL® médiaires entre celles du ROHACELL®

niedriger Dichte und den nachver- de faible masse volumique et cellesdichteten Typen mit höherer des types densifiés de masseDichte schliesst. volumique plus élevée.

ROHACELL® P170 170kg/m3 Nachverdichtete Typen mit ori- Types densifiés à structure cellulaireROHACELL® P190 190kg/m3 entiertem Zellgefüge, die in Plat- orientée, présentant la résistance et

tenebene die höchste Festig- la rigidité maximales dans le plankeit und Steifigkeit aufweisen. des plaques.

* als Lagerware führen wir lediglich die meistverwendete Type ROHACELL® 51Auf Anfrage und bei grösseren Mengen sind ebenfalls die Typen A, WF, HF und S lieferbar



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LieferformROHACELL® wird grundsätzlich in Form von Platten gelie-fert, und zwar

Forme de livraisonLe ROHACELL® est par principe livré uniquement sousforme de plaques.

Dicke/Epaisseur mm 1 2 3 4 5 6 8 10 15 20 23 28 25 30 40 48 45 50 55 65

ROHACELL® 31 A A A A A A A A A A A A

ROHACELL® 51 B B B C C C C C C C C C C C

ROHACELL® 71 A A A A A A A A A A A

ROHACELL® 110 D

ROHACELL® P170 E

ROHACELL® P190 E

Formate: A = 2500 x 1250mm 1250 x 1250mm 1250 x 625mm

Formats: B = 1250 x 625mm 626 x 625mm

C = 2500 x 1250mm 1250 x 1250mm 1250 x 625mm 625 x 625mm

D = 2160 x 550mm

E = 2500 x 600mm

Die thermischen Eigenschaften von ROHACELL® 31, 51, 71 und 110Propriétés thermiques des ROHACELL® 31, 51, 71 et 110

Eigenschaften Dimension 31 51 71 110 NormPropriété Dimension NormeWärmeformbeständigkeit °C 180 180 180 180 DIN 53 424Stabilité dimensionelle à chaud

Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient K -1 3,7 3,3 3,5 VDE 0304/1Coefficient de diletation linéaire x10 -5 x10 -5 x10 -5

Wärmeleitzahl W/mK 2) 0.031 0.029 0.030 0.032 DIN 52 612Cunductivité thermique

1) Prüfbedingung bei 20°C Condition d’essai: 20°C2) 1 W/mK = 0.86 kcal/m h °C 1 W/mK = 0.86 kcal/m h °C

Die Eigenschaften von ROHACELL®Mechanische Eigenschaften von ROHACELL®

Propriétés du ROHACELL®Propriétés mécaniques de ROHACELL®

Eigenschaften 1) Propriété 1) Dimension 31 51 71 110P 170 P190 Norm/eRohdichte Masse volumique apparente kg/m3 32 52 75 110 170 190 DIN 53 420

Zugfestigkeit Résistance à la traction N/mm2 1.0 1.9 2.8 3.5 7.5 8.5 DIN 53 455

Druckfestigkeit Résistance à la compression N/mm2 0.4 0.9 1.5 3.0 6.5 (2,8)2 7.8 (3,2)2 DIN 53 421

Biegefestigkeit Résistance à la flexion N/mm2 0.8 1.6 2.5 4.5 10.5 (10)2 12.5 (12)2 DIN 53 423

Schubfestigkeit Résistance à la cisaillement N/mm2 0.4 0.8 1.3 2.4 4.5(3.0)2 5.5(3,0)2 DIN 53 294

E-Modul Module d’élasticité N/mm2 36 70 92 160 320 380 DIN 53 457

Schubmodul Module de Cisaillement N/mm2 13 19 29 50 88 100 DIN 53 445

Reissdehnung Allongement à la rupture % 3 3 3 3 4 5 DIN 53 294

Wärmeformbest. Stabilité dimens. à chaud °C 180 180 180 180 1303) 1303) DIN 53 424

1) Prüfbedingung 23°C/50% rel. Feuchtigkeit. / Conditions d’essai: 23°C/50% H.R.2) Gemessen senkrecht zur Plattenebene. I Mesurée perpendiculairement au plan de la plaque.3) bei höheren Temperaturen beginnt eine Rückverformung des orientierten Zellgefüges. / Début de relaxion de la structure cellulaire orientée aux

températures plus élevées.



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WärmeformbeständigkeitIn der Regel wird die „Wärmeformbeständigkeit“ eines Pro-duktes durch konkrete Anforderungen an dessen Festig-keit, Gewichtskonstanz und Dimensionsstabilität hinrei-chend beschrieben. In den folgenden Tabellen wird dahergezeigt, wie sich das Gewicht, das Volumen und die linea-ren Dimensionen von Probekörpern aus ROHACELL® bei30-tägiger Lagerung in Luft bei verschiedenen Temperatu-ren ändern. Die Messungen erfolgten direkt nach der Lage-rung an abgekühlten Probel.

Stabilié dimensionelle à chaudEn règle générale, la „stabilité dimensionelle à chaud“ d’unproduit est suffisament décrite par des conditions concrètesde résistance, stabilité pondérale et stabilité dimensionelle.Les tablaux suivants indiquent par suite les variations depoids, volume et dimensions linéaires d’éprouvettes deROHACELL® exposées pendant 30 jours à diverses tem-pàratures d’air. Les mesures sont effectuées sur les éprou-vettes refroidies immédiatement après le conditionnement.

Gewichts- und Dimensionsänderungen von ROHACELL®31, 51 und 71 nach 30-tägiger Lagerun bei verschiedenenTemperaturen und anschliessender Lagerung im Normklimabis zur angenäherten Gewichtskonstanz.

Variations pondérales et dimensionelles de ROHACELL®31, 51, 71 aprés 30 jours de stockage à diversestempératures, pous stockage en climat normalisé jusqu’àune stabilité pondérale approximative.

Lineare WärmedehnungROHACELL® zeigt eine für Kunststoffe ausserordentlichniedrige Wärmedehnung. Der lineare Wärmeausdehnungs-koeffizient von ROHACELL® 31, 51 und 71 bei verschiede-nen Temperaturen.

Dilatation linéaireLe ROHACELL® présente une dilatation thermiqueextrêmement faible pour une matière plastique. Coefficientde dilatation linéaire des ROHACELL® 31, 51, 71 à diver-ses températures.

ROHACELL® 31 51 71

Temperatur °C / Temperature °C 1:Kx10-5 1:Kx10-5 1:Kx10-5

- 150 2,5 2,4 3,0

- 100 2,5 2,4 3,0

- 50 2,8 2,7 3,0

0 3,0 3,0 3,2

+ 20 3,7 3,3 3,5

ROHACELL® 31 51 71

Lagertemperatur / Temérature de stockage °C 100 120 160 100 120 160 100 120 160

Gewichtsveränderung / Variation pondérale % 0 -0,2 -1,6 -0,2 -0,6 -2,5 -0,3 -0,9 -2,9

Längenänderung /( Variation de longeur % 0 -0,2 -1,2 -0 -0,4 -1,3 -0,2 -0,4 -1,5

Volumenänderung / Variation de volume % -0,1 -0,2 -2,7 -0,1 -1,1 -3,7 -0,5 -1,3 -2,0

ROHACELL® 31 51 71Lagertemperatur / Temérature de stockage °C 100 120 160 100 120 160 100 120 160

Gewichtsveränderung / Variation pondérale % -3,3 -4,4 -5,2 -4,0 -5,1 -6,1 -3,7 -4,2 -6,0

Längenänderung /( Variation de longeur % -0,8 -1,0 -1,6 -1,0 -1,4 -1,8 -0,8 -1,0 -1,9

Volumenänderung / Variation de volume % -1,7 -3,2 -4,2 -2,3 -3,9 -4,8 -2,3 -3,0 -3,3

Die Ausdehnungskoeffizienten sind deutlich niedriger als dieanderer Hartschaumstoffe. Insbesondere bei sehr tiefenTemperaturen ergeben sich Werte, wie sie z.B. von Metal-len und faserverstärkten Laminaten erreicht werden.Hierdurch ergibt sich für Verbundsysteme ein sehr günsti-ges Spannungs-Verformungs-Verhalten.

Les coefficients de dilatation sont nettement inférieurs àceux d’autres mousses rigides. Aux très bassestempératures en particulier, on obtent des valeurscomparables à celles de métaux ou de stratifiésrenforcés par fibres de verre. Il en résulte uncomportement contraite-déformation très favorable dessystèmes composites.



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WärmeleitzahlDie Wärmeleitzahlen der ROHACELL® Typen unterschei-den sich nur geringfügig, sie liegen innerhalb der in der Ta-belle für verschiedene Temperaturen angegebenen Berei-che. Diese Werte wurden an abgelagerten Proben ermit-telt, deren Zellen im wesentlichen Luft und kein Treibgasmehr enthielten. Sie stellen somit stabile, unter normalenVerhältnissen nicht mehr ansteigende Endwerte dar. DieRechenwerte der Wärmeleitzahl gemäss DIN 4108 betra-gen für alle drei Typen 0.041 W/mK oder 0,035 kcal/mh °C.

Conductivité thermique Les conductivités thermiques desdivers types de ROHACELL® sont très voisines et se situentsur les plages indiquées par les tableaux ci-dessous pourdiverses tempàratures. Ces valeurs ont été déterminées surdes éprouvettes dont les cellules, après vieillissement, necontiennent partiquement que de l’air et pas de gazporophore. Esses représentent donc des valeurs limitesstables, n’augmentant plus dans des conditions normales.La conductivité thermique calculée selon DIN 4108 est de0,041 W/mK ou 0,035 kcal/m h °C pour les trois types.

Temperatur / Temérature ROHACELL® 31, 51, 71 W/mK (1 W/mK = 0,86 kcal/m h °C)

- 160 °C 0.015 - 0.019 + 20°C 0.028 - 0.034

- 100 °C 0.019 - 0.021 +80°C 0.035 - 0.041

- 40 °C 0.023 - 0.028 + 140°C 0.042 - 0.048

Das Materialverhalten bei höheren Temperaturen:In den Abbildungen werden Zug-, Druck, Biegefestigkeit, E-Modul, Schubmodul in Abhängigkeit von der Temperatur unddas Kriechverhalten in Abhängigkeit von der Druckbelastungbei 130°C von ROHACELL® dargestellt.Bei speziellen Verarbeitungstechniken, wie z.B. das Her-stellen von Sandwichteilen im Autoklaven, kann es vorkom-men, dass die Wärmeformbeständigkeit von ROHACELL®nicht ausreicht. Hier empfehlen wir den Einsatz vonROHACELL® WF.

Comportement du matériau aux tempèratures élevées:Les fugures rérésentent les résistances à la traction, à lacompression et à la flexion, ainsi que les modules d’élasticité etde cisaillement en fonction de la température, et le fluage duROHACELL® en fonction de sa contrainte de compression à130°C. Il peut arriver que la stabilité dimensionelle à chaud duROHACELL® soit insuffisante pour des techniques de mise enoeuvre spéciales, telles que la production de pièces sandwichsen autoclave. Nous recommandons alors l’emploi deROHACELL® WF.

Zugfestigkeit (DIN 53 455) in Abhängigkeit von der TemperaturRésistance à la traction (DIN 53 455) en fonction de la tempàrature.

Schubmodul G und mechan. Dämpfung (DIN 53 455) in Abhängig-keit von der Temperatur.Module de cisaillement G et amortissement mécanique (DIN 53455) en fonction de la température.

Druckfestigkeit (DIN 53 421) in Abhängigkeit von der Temperatur.Résistance à la compression (DIN 53 421) en fonction de latempèrature.

E-Modul (DIN 53 457) in Abhängigkeit von der Temperatur.Module d’élasticité (DIN 53 457) en fonction de la température.



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Biegefestigkeit (DIN 53 423) in Abhängigkeit von der Temperatur.Résistance à la flexion (DIN 53 423) en fonction de la température.

Kriechverhalten von ROHACELL®, Prüfdauer 2h, Probe kalt einge-legt, anfangsstauchung ca. 0.6mmFluage du ROHACELL®, durée d’essai: 2h, éprouvette fixée à froid,écrasement initial: 0,6mm env.

Das Materialverhalten bei niedrigen TemperaturenDie nachstehende Tabelle enthält einige Eigenschaften vonROHACELL® 31, 51 und 71, die eine Abschätzung für denEinsatz dieser Materialien bei niedrigen Temperaturen zu-lassen. Von besonderem Interesse ist, dass die Reiss-dehnung selbst bei -196°C noch über 1% liegt. WeitereDaten siehe auch unter „Die thermischen Eigenschaften“.Besonders hervorzuheben ist noch die geringe Wärme-dehnung bzw. Kältekontraktion von ROHACELL®. Sie liegtbei einem Temperatursprung von Raumtemperatur (+23°C)auf -196°C bei nur 5 bis 6 mm/m. Dies sind Werte, die nurvon einigen faserverstärkten Materialien und Metallen er-reicht werden. Hierdurch ergibt sich für Verbundsystemeein sehr günstiges Spannungs-Verformungs-Verhalten.

Comportement du matériau aux basses températuresLe tableau ci-dessous présente quelques propriétés desROHACELL® 31, 51 et 71 qui permettent une estimationde ces matériaux pour leur emploi à basses températures.La fait que l’allongement à la rupture demeure supérieur à1% même à -196°C est particulièrement intéressant. Autrescaractéristiques: cf.“Propriétés thermiques“.Il convient de souligner notamment aussi la faible diletationthermique ou contraction à froid du ROHACELL®. Elle n’estque de 5 à 6mm/m lors d’un passage brutal de la temératureambiente (+23°C) à -196°C. Ces valeurs ne sont atteintesque par quelques Metaux ou Matériaux renforcés de fibres.Il en résulte un comportement contrainte déformation tr!èsfavorable des systèmes composites.

Zugfestigkeit, Druckfestigkeit und Reissdehnung von ROHACELL® 31, 51 und 71 bei niedrigen Temperaturen.Résistance à la traction-, compression et allongement à la rupture des rohacell 31, 51 et 71 à basse température.

Eigenschafrten Dimension Prüftemperatur 31 51 71 NormPropriété Dimension Température d’essai 31 51 71 Norme

Zugfestigkeit N/mm2 23°C 1,0 1,9 2,8 DIN 53 455Résistance -70°C 1,1 2,0 3,0à la traction -196°C 1,1 2,2 3,2

Druckfestigkeit N/mm2 23°C 0,40 0,9 1,5 DIN 53 421Résistance -70°C 0,41 1,0 1,8à la compression -196°C 0,44 1,1 2,0

Reissdehnung N/mm2 23°C 3,5 4,0 4,5 DIN 53 455Allongement à -70°C 2,5 2,7 3,0la rupture -196°C 1,4 1,4 1,5



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Die WasserdampfdiffusionWasserdampf-Diffusionswiederstandsfaktor vonROHACELL® 31, 51 71.

Diffusion de la vapeur d’eauFacteur de résistance des ROHACELL® 31, 51, 71 à ladiffusion de vapeur d’eau.

Eigenschaft Dimension 31 51 71 NormPropriété Dimension Norme

H2O=-Diffusi- 1 400 650 900 DIN 53122onswieder-standsfaktor.

Facteur de ré- 1 400 650 900 DIN 53122sistance à ladiffusion deH2O=Prüfbedingung: 20°C/0-85% rel. Feuchtigkeit.Conditions d’essai: 20°C/85% H.R.

Die in der Tabelle aufgeführten Werte sind überraschendhoch. Messungen haben ergeben, dass die Wasserdampf-diffusion bei ROHACELL® oberhalb von 65% relativer Feuch-tigkeit mit der Messfeuchte zunimmt.

Les valeurs figurant sur ce tableau son étonnammentélevées. Des mesures ont monté que la diffusion de vapeurd’eau par le ROHACELL® augemente avec l^humidé demesure au-delà d’une humidité relative de 65%.

Wasserdampf-Diffusionswiederstandsfaktor in Anhängigkeit von der relativen Feuchtigkeit von ROHACELL® 31.Facteur de résistance à la diffusion de vapeur d’eau en fonction de l’humidité relative du ROHACELL® 31.

Die elektrischen Eigenschaften

Elektrische Eigenschaften von ROHACELL®

Propriétés électriques

Propriétés électriques du ROHACELL®

Eigenschaften Prüfbedingungen Dimension 31 51 71Propriété Conditions d’essai Dimension 31 51 71Dielektrizitätskonstante 20°C / 2,8 GHz 1 1,04 1,07 1,10Constante diélectrique 20°C / 2,8 GHz 1 1,04 1,07 1,10

Dielektrischer Verlustfaktor 20°C / 2,8 GHz 1 6x10-4 8x10-4 10x10-4

Facteur de pertes diélectriques 20°C / 2,8 GHz 1 6x10-4 8x10-4 10x10-4

Oberflächenwiederstand 20°C / 50%r.F. Ohm 2x10-13 9x10-12 5,5x10-12

Résistance superficielle 20°C / 50%r.F. Ohm 2x10-13 9x10-12 5,5x10-12



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Chemikalienbeständigkeitfür ROHACELL® 31, 51, 71 und 110

Résistance aux produits chimiquesdes ROHACELL® 31, 51, 71 et 110

Bei 20°C

Aceton + Dieselkraftstoff +Aether + Eisessig -Benzol + Essigsäureäthylester +Dibutylphthalat + Isopropylalkohol +Lacklösungsmittel I + Lacklösungsmittel II +Methylalkohol - Methylisobutylketon +Petroläther + Schwefelsäure 10% +Sodalösung 5% - Styrol +Superbenzin + Tetrachlorkohlenw.st. +Tetrahydrofuran - Toluol +Trichloräthylen +

Bei SiedetemperaturTetrachlorkohlenstoff 77°C +Benzol 80°C +Trichloräthylen 88°C +Chlorbenzol 123°C -Xylol 129°C +O-Dichlorbenzol 180°C -

20°C

Acétate d’éthyle + Acétone +Acide Acétique glacial - Solvant pour Vernis I +Acide sulfrique à 10% + Solvant pour Vernis II +Solution de soude 5% - Méthylisobutylcétone +Alcool isopropylenique + Styrène +Alcool méthylique - Supercarburant +Benzène + Tétrachlorure de Carb. +Diputylphatalate (+) Tétrahydrofurane -Tolluène + Trichloréthylàne +Gazole + Ether de pètrole +Ether +

A la tempèrature d’ébulltionTétrachlorure de carbone 77°C +Benzène 80°C +Trichloräthylène 88°C +Chlorobenzène 123°C -Xylène 139°C +o-dichlorobenzè 180°C -

+ = beständig (+) = bedingt beständig - = unbeständig+ = résistant (+) = peu résistant - = non résistant

Unter Berücksichtigung des speziellen Verhaltens in derWärme gilt diese Tabelle auch für ROHACELL® P 170 undP 190. Zu den herausragenden Eigenschaften vonROHACELL® zählt die Beständigkeit gegen organischeLösungsmittel. Das gilt für Benzol, Xylol und Monostyrolgenauso wie für die gebräuchlichen Lack- und Klebstoff-Lösemittel, Treibstoffbestandteile und die meisten sonsti-gen technischen Lösungsmittel. Gegenüber alkalischenMedien ist ROHACELL® nicht beständig.

Le tableau ci-dessus est ègalement valable pour lesROHACELL® P 170 et P 190, à condition de tenir comptedu comportement particulier de ces types à la chaleur.Les remarquables propriétés du ROHACELL® comprennentsa résistance aux solvants organiques tels que benzène,xylène, monostèrene, solvants usuels pour vernis etadhésifs, constituants de carburant ainsi que la plupart desautres solvants industriels. Le ROHACELL® ne résiste pasaux produits alcalins.

Das Brandverhalten

ROHACELL® brennt mit geringer Rauchentwicklung. DieRauchgase enthalten keine korrodierenden Zersetzungs-produkte. Die Toxizität der Rauchgase wurde übr die Mor-talität von Ratten nach halbstündiger Inhalation der thermi-schen Zersetzungsprodukte von ROHACELL®, Zersetzungnach DIN 53136E festgestellt. Gegenüber den Zersetzungs-produkten von Kiefernholz erweisen sich die Zersetzungs-produkte von ROHACELL®, im Temperaturbereich bis600°C, als weniger toxisch. Die Typen ROHACELL® 31,51 und 71 sind ab 10mm Materialdicke „normalentflamm-bar“ (Klasse B 2) im Sinne der DIN 4102 und gelten alsnicht brennend abtropfend. Nach ASTM D-1692-59 T erhal-ten sie die Kassifizierung „Burning by this Test“.Die Abbrandgeschwindigkeit ist bei den einzelnen Typenunterschiedlich und von der Materialdicke abhängig. FürROHACELL® 51, 10mm dick, beträgt diese z.B. 2,4 cm/Min. Mit entsprechenden Decksichten versehen, erfüllendie an den Kanten nicht abgedeckten Sandwichteile die Be-

Comportement au feu

Le ROHACELL® brûle avec un faible dégagement de fuméesne contenant aucon produit de décomposition corrosif. Latox cité des fumées a été mise en évidence par la mortailéde rats après inha ation pendant und demi-heure desProduits de décomposition thermique du ROHACELL®(décomposition selon DIN 53436 E). Les produits dedécomposition du ROHACELL® sont moins toxiques queceux du pn jusqu’à 600°C. A partir d’une épaisseur de 10mm,les types ROHACELL® 31, 51 et 71 sont „normalementinflammables“ (classe B 2) selon DIN 4102 et considéréscomme brûlant „sans gouttes enflammées“. Ils sont classés„Burning by this Test“ selon ASTM D-1692-59 T. La vitessede combustion diffère selon le typ et l’épaisseur du matériau.Elle est par exemple de 2,4 cm/mm pour le ROHACELL®51 d’une épaisseur de 10mm.Munies de peaux appropriées, les pièces sandwichs àchants non recouverts satisfont aux conditions de la FAR §25653 (a) et (b). Les conditions d’Airbus-Industrie relatives



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dingungen der FAR § 25.853 (a) und (b). Ebenso werdendie Bedingungen der Airbus-Industrie bezüglich Rauchgas-dichte und Toxizität der Rauchgase erfüllt. Nach VDE0471-3 (Glühdrahtmethode) beträgt die Zündtemperatur fürROHACELL® 51 bei einer Probendicke von 5mm 710°C.Nach DIN 51 794 beträgt die Zündtemperatur für alleROHACELL® Typen ohne Flamme ca. 600°C und mit Flam-me ca. 350°C. Der Heizwert für ROHACELL® gemessennach DIN 51 708 liegt bei 26000wrS. Der LOI-Wert vonROHACELL® 31, 51 und 71 liegt zwischen 19 und 20.

à la densité et à la toxicité des fumées sont égalementsatisfates. La temérature d’inflammation selon VDE 0471 3(méthode du fil incandescent) est de 710°C pour uneépreuvette de ROHACELL® 51 d’une épaisseur de 5mm.La temérature d’inflammation de tous les typesROHACELL® est selon DIN 51794 d’environ 600°C sansflamme et d’environ 350°C avec flamme. Le pouvoir calorifiquedu ROHACELL® mesuré selon DIN 51708 est de 26 000Ws/g. L’indice LOI des ROHACELL® 31, 51 et 71 estcompris entre 19 et 20.

Die Röntgenstrahlenduchlässigkeit

Mit 100 kV wurden an verschiedenen ROHACELL® ProbenAluminium-Gleichwertmessungen durchgeführt. In dem Di-agramm sind für die ROHACELL® Typen 31, 51 und 71Messkurven dargestellt. Für ROHACELL® 110, P170 undP190 wurden nur die angegebenen Messwerte für die jeweilsangegebene Dicke gemessen.

Transmission des rayons X

Des mesures de l’épaisseur équivalente d’aluminium dediverses épreivettes de ROHACELL® ont été effectuéessous 100kV. Le diagramme ci-dessous présente les courbesde mesure pour les types de ROHACELL® 31, 51 et 71.Dans le cas des ROHACELL® 110, P170 et P190, seulesles valeurs indiquées on été mesurées pour l’épaisseurindiquée dans chaque cas.

ROHACELL® Dicke Aluminium-GleichwertEpaisseur Epaisseur équivalente

d’aluminium

mm mm110 48 0,44P 170 28 0,39P 190 23 0,35

OberflächenverdichtungROHACELL® Platten mit integraler Struktur werden in ei-ner kühl- und heizbaren Presse hergestellt. Die kalteROHACELL® Platte wird mit entsprechendem Uebermasszwischen den auf 160 - 180°C geheizten Presspaltten ein-gelegt. Die Presse wird dann sofort zusammengefahren.Der spezifische Pressdruck sollte ca. 30% unterhalb derDruckfestigkeit der verwendeten ROHACELL® Type bei20°C liegen. Die Wärme dringt nun in die ROHACELL®Platte ein. Entsprechend geben die äusseren Zellen nachund werden flach gedrückt. Hierdurch wird in dieser Schichteine höhere Dichte erzeugt. Die Presszeit richtet sich nachder gewünschten Verdichtungsstärke, bis der beigelegteDickenanschlag erreicht ist. Nun muss auf ca. 80°C abge-kühlt werden, bevor die ROHACELL® Platte der Presseentnommen wird. Somit wird verhindert, dass die flachge-drückten Zellen wieder in ihre Ursprungsform zurückkeh-ren.

Desinfication superficielleDes plaques de ROHACELL® à structure intégrale sontproduites sur une presse à chauffage et refroidissement.La plaque de ROHACELL® froide, surdimensionnée enconséquence, est disposée entre les plateaux de presseportés à 160 - 180°C. La presse est alors actionnéeimmédiatement. La pression spécifique doit être inférieured’environ 30% à la résistance à la compression à 20°C dutype ROHACELL® employé. La chaleur péndètre alors dansla plaque de ROHACELL®. Les cellules extérieuresfléchissent par suite et sont aplatiens. Une masse volumiquesupérieure est ainsi produite dans cette couche. Le tempsde pressage dépend de la densification souhaitée, jusqu’àce que la butée d’épaisseur insérée soit atteinte. Il convientensuite de refroidir à 80°C environ avant de sortir la plaquede ROHACELL® de la presse. Ce refroidissement interditaux cellules aplaties de reprendre leur forme initiale parrelaxion.



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Nach dieser Methode lasse sich auch Formteile partiellverdichten. In der Praxis wird dies auch bei Kernverbund-bauteilen mit dünnen Deckschichten ausgenutzt, um dieBiegesteifigkeit der Verbunde zu erhöhen. Ein wesentlicherGesichtspunkt ist auch, dass durch diese Massnahme dieEnddruckfestigkeit durch die höhere Randdichte erheblichgesteigert wird. Während des Heisshärtens der Klebstoffebzw. der Harze wird gleichzeitig die äussere Randschichtbis zum Erreichen des beigelegten Anschlags verdichtet.

Herstellen von Formteilen mit kompoizierten Aussen-konturenDer zu verdichtende ROHACELL® Zuschnitt wird nach derErwärmung auf Umformtemperatur (je nach Type 170°C -190°C) in eine beheizte Pressform eingelegt und durchVerdichtung auf die gewünschte geometrische Form ge-bracht. Nun muss auf ca. 80°C abgekühlt werden, bevordas Formteil der Pressform entnommen werden kann.Das beschriebene Verfahren ist gegenüber anderenTechnologien wesentlich kostengünstiger, da eine Bearbei-tung der genauen Aussenkontur entfällt.

Cette méthode permet aussi une densification partielle depièces moulées. Cette méthode est également appliquéeen pratique pour accroîte la résistance à la flexion des piècesréealisées dans des sandwichts à âme et fines peaux. Unautre facteur essentiel réside dans l’accroissement notablede la résistance à l’empreinte par la masse volumique plusélevée des couches superficielles. La couche superficielleextérieure est densifiée simultanément pendant ledurchissement à chaud des colles ou résines, jusqu’à ceque la butée insérée soit atteinte.

Production de pièces moulées à contours complexesAprès chauffage à la température de formage (170 - 190°Cselon le type), le flan de ROHACELL® à densifier est disposédans un moule chauffé, puis mis à la forme géométriquesouhaitée par densification. Il convient ensuite de refroidir à80°C environ avant de sortier la pièce moulée du moule. Leprocédé décrit est beaucoup plus économique que d’autrestechnologies par suite de la suppression de tout usinagedu contour précis.

Herstellen von Formteilen mit komplizierten Aussenkonturen. / Production de pièces moulées à contours complexes.



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Das Umformen

Aus ROHACELL® Platten lassen sich verhältnismässigeinfach Formteile fertigen. Der kleinste erzielbare Biege-radius liegt bei ca. 2-facher Plattendicke.

Erwärmung der ROHACELL® PlattenVor dem Erwärmen der ROHACELL® Platten ist es vorteil-haft, diese in einem Umluftwärmeschrank bei 120°C ca.2,5 Stunden zu trocknen. Bei einer Temperatur von 170°Cbis 190°C wird ROHACELL® thermoelastisch und somitverformbar. Die notwendige Umformungstemperatur ist ab-hängig vom Umformungsgrad,der Vorbehandlung und derDichte.In einem Umluftwärmeschrank der schon auf Umformungs-temperatur temperiert ist, beträgt die Aufheizzeit derSchaumstoffplatten ca. 1 Min/mm Plattendicke. Es ist un-bedingt dafür Sorge zu trgen, dass die Warmluft dieSchaumstoffplatten gleichmässig beidseitig überstreift undkein Wärmestau auftritt. Diese Methode ist besonders fürPrototypenfertigung geeignet. Wesentlich einfacher undproblemloser geschieht die Erwärmung zwischen Heiz-patten, die selbst leicht herzustellen sind. Durch die bes-sere Handhabung der erwärmten ROHACELL® Platte istdiese Methode für eine Serienfertigung zu empfehlen. MitHeizstrahlern können dünne ROHACELL® Platten bis zu6mm Dicke erwärmt und abgekantet werden. Auch der Ein-satz einer Vakuumverformungsmaschine zur Herstellung vonROHACELL® Formteilen aus dünnen ROHACELL® Plat-ten, bis 6mm ist möglich.Achtung: Die Umformungstemperatur liegt nahe derSchäumtemperatur, so, dass eine genaue Temperatur-regelung erforderlich ist, um ein Nachschäumen zu verhin-dern. Dies muss besonders beim Erwärmen derROHACELL® Platte mit Strahlern beachtet werden.

Vermeiden zu schnellen Abkühlens

Da ROHACELL® aufgrund seiner geringen Masse eine ent-sprechend kleine Wärmekapazität hat und zusätzlich dieangeschnittenen Zellen der Plattenoberfläche als „Kühlrip-pen“ wirken, müssen die Zuschnitte beim Transport ausdem Umluftschrank oder den Heizplatten in die Umformvor-richtung vor dem Abkühlen geschützt werden. Vermiedenwird die zu schnelle Abkühlung durch allseitige Abdeckungder ROHACELL® Platten mit Baumwollstoff, dünner Alu-miniumfolie, Glasgewebe oder Silikongummi. ROHACELL®wird mit dieser Abdeckung erwärmt und umgeformt. DieAbdeckung soll gerade so lange die notwendige Umform-tempertur in der Schaumstoffplatte halten, bis die Umfor-mung beendet ist. Bei einfachen Formteilen genügt oft aucheine einseitige Abdeckung, wenn rasch gearbeitet wird.Diese muss dann auf der Seite der ROHACELL® Platteaufgebracht sein die bei der Verformung auf Zug beanspruchtwird. Für die Serienfertigung können die Heizplatten unddas Umformwerkzeug so plaziert werden, dass bei schnel-ler automatischer Zuführuntg des erwärmten ROHACELL®Zuschnittes von den Heizplatten zum Umformwerkeug invielen Fällen ganz auf die Abdeckung verzichtet werdenkann.

Formage

Des plaques de ROHACELL® permettent la productionrelativement facile de pièces formées. La rayon de pliage mi-nimal possible est d’environ deux fois l’épaisseur de la plaque.

Chauffage des plaques de ROHACELL®Avant le chauffage des plaques de ROHACELL®, il estavantageux de les sécher pendant 2,5 heures dans un étuveà circulation d’air à 120°C. Le ROHACELL® devientthermoélastique à und tempèrature de formage nécessairedépend de l’importance de celui-ci, du traitement préliminaireet de la masse volumique. Dans une étuve à circulationd’air, maintenue à la tempèrature de formage, le temps dechauffage des plaques de mousse est d’environ 1mn/mmd’épaisseur. Il est indispensable de veiller à ce que l’airchaud balaie réguilèrement les deux faces de plaques demousse en évitant toute accumulation de chaleur (figure37). Cette méthode se prête particulièrement bien à laréalisation de prototypes. Un chauffage beaucoup plus simp-le et sans difficulté s’éffecture entre des plaques chauffantes,faciles à réaliser (figure 38). Cette méthode estrecommandée pour une production de série par suite de lamanipulation plus facile de la plaque de ROHACELL®chaufée. Des radiateurs permettent de chauffer et de plierde minces plaques de ROHACELL® jusqu’à une épaisseurde 6mm. L’emploi d’une machine de formage sous vide estégalement possible pour produire des pièces moulées àparit de minces plaques de ROHACELL®, jusqu’à uneépaisseur de 6mm.Attention: la iempèrature de formage est voisine de la températured’expansion, de sorte que’une régulation précise des températuresest nécessaire pour interdire une postexpansio. Il convient deveiller tout particuliérement à ce point lors du chauffage de laplaque de rohacell à l’aide de radiateurs.

Prévention d’un refroidissement trop rapide

Le ROHACELL® présente une faible capacité thermiquepar suite de sa faible masse et les cellules entaillées surles surfaces de la plaque se comportent en outre commedes „nervures de refroidissement“. Il convient donc deprotéger les flans contre le refroidissement pendant letransport d l’étuve à circulation d’air ou des plaqueschauffantes au dispositif de formage. Un refroidissementtrop rapide est évité en recouvrant toutes les faces desplaques de ROHACELL® avec un tissu de coton, un filmd’aluminium, un tissu de verre ou du caoutchouc silicone.Le ROHACELL® est chauffé et for é avec ce revêtementqui doit maintenir la température de formage nécessairedans la plaque de mousse jusqu’à la fin du formage. Lerefêtement d’une soule face suffit souvent dans les cas depièces formées simples, quand le travail est rapide. Il doitalors être disposé sur la face de la plaque de ROHACELL®sollicitée en traction pendant la formage. Pour unefabrication en série, il est possible de disposer les plaqueschauffantes et l’outil de formage de façon qu’un transfertautomatique rapide du flan de ROHACELL® chauffé desplaques chauffantes vers l’outil de formage permette dansde nombreux cas de renoncer au revêtement.



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Auslegung der FormwerkzeugeFür einfache Teile und geringem Verformungsgrad könnennicht beheizte Werkzeuge eingesetzt werden. Werkzeug-temperaturen von 90°C bis 120°C können notwendig wer-den, wenn schwierigere Teile zu verformen sind. Wegender geringen Wärmekapazität des Schaunstoffes kühlt errasch ab und das verformte Teil kann nach Rückkühlungauf ca. 80°C dem Umformwrkzeug entnommen werden. DieTemperaturbelastung der Formen ist bei einfachen Teilennicht gross, so, dass Hartholzformen genügen. Auch Poly-ester- und Epoxydformen sind üblich. Der Vorteil solcherFormen ist, dass durch die relativ schlechte Wärmeein-leitung während der Verformung die ROHACELL® Oberflä-chen nicht so schnell abkühlen. Bei Metallformen sollteeine Temperierung vorgesehen werden. Damit während derVerformung die ROHACELL® Platte ohne grossen Wieder-stand in die Form gezogen werden kann, sind die Rändermit grossen Radien zu versehen. Sind die Radien zu klein,so drückt sich der Rand zu Beginn der Verformung in denerwärmten Schaumstoff ein und behindert das weitere Glei-ten. Einrisse an diesen Stellen sind dann unvermeidlich.Die Verformung selbst sollte gleichmässig zügig vonstattengehen. Schlagartige Verformungen sind zu vermeiden.

Conception des moulesDes moules non chauffés sont utilisables pour des piècessimples à faible degré de déformation. Le formage de piècesplus complexes peut imposer une température du moulede 80 à 120°C. Par suite de sa faible capacité thermique, lamousse refroidit rapidement et la pièce façonnée peut êtredémoulée après refroidissement à 80°C environ. Lasollicitation thermique des moules n’est pas élevée dans lecas de pièces simples, de sorte que des moules en boissur suffisent. Des moules en résine polyester ou époxidesont également d’un emploi courant. De tels moulesprésentent l’avantage d’un refroidissement plus lent dessurfaces du ROHACELL® pendant le formage, par suite dela conduction thermique relativement mauvaise. Il convientde prévoir une stabilisation de la température des moulesmétalliques. Il convient de prévoir des rayons élevés sur lesbords, afin de permettre la pénétration de la plaque deROHACELL® dans le moule sans grande résistancependant le formage. Un bord de rayon trop faible pénètredans la mousse chauffée au début du formage et interdit lapoursuite du glissement. Des fissures sont alors inévitablesen cex points. Le formage doit s’effectuer régulièrement.Eviter des formages par à-coups.



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Das Kleben

Für alle Klebstoffe bietet ROHACELL® den hoch einzu-schätzenden Vorteil der Lösungsmittelbeständigkeit und derWärmefestigkeit für die Heisshärtung bis 160°C.Es können praktisch alle handelsüblichen Klebstoffe ver-wendet werden. Die Verbindungen zwischen Klebemittelnund ROHACELL® wird durch die mechanische Veranke-rung in den angeschnittenen Zellen zusätzlich wesentlichverbessert.Unabdingbar ist jedoch, dass die ROHACELL® Oberflä-chen vor der Verklebung durch Absugen oder Abblasen mitölfreier Pressluft entstaubt werden.Da ROHACELL® gegenüber Lösungsmitteln sehrdiffusionsdicht ist, muss bei grossflächigen Verklebungenvon ROHACELL® mit ROHACELL® oder anderendiffusionsdichten Werkstoffen unter Verwendunglösungsmittelhaltiger Klebstoffe darauf geachtet werden,dass die Klebeflächen nach beidseitigem Auftrag gut ab-lüften, bevor sie mit Druck aufeinander gepresst werden.

Collage

Le ROHACELL® présente pour toutes les colles le grandavantage de résister aux solvants et à la chaleur depolymérisation jusqu’à 160°C. Toutes les colles ducommerce sont utilisables pratiquement. L’ancragemécanique dans les cellules entaillées améliore notablementla liaison entre la colle et le ROHACELL®. Il est toutefoisindispensable avant l’encollage de dépoussiérer les surfacesdu ROHACELL® par aspiration ou par souflage d’aircomprimé deshuilé. Le ROHACELL® présentant une granderésistance à la diffusion des solvants, il convient de bienventiler les deux faces ancollées avant leur assemblagesous pression en cas d’utilisation de colles contenant unsolvant pour le collage de grandes surfaces de ROHACELL®sur du ROHACELL® ou d’autres matériaux résistant à ladiffusion. Les collages réalisés selon ces principes (le plussouvent à base de caoutchouc) demeurent généralementélastiques et présentent un bonne résistance à l’arra-chement. Une polymerisation à chaud du collage, quandelle est possible, améliore notament la qualité del’assemblage.



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Die mit diesen Klebstoffsystemen (meist auf Kau-tschoukbasis) hergestellten Klebefugen bleiben in der Re-gel etwas elastisch und haben eine gute Schälfestigkeit.Besteht die Möglichkeit die Klebefuge heiss zu härten, sokann die Qualität der Verklebung erheblich verbessert wer-den. Heisskleben ist wegen des erforderlichen gutenWärmeübergangs nur dort sinnvoll durchführbar, wo Werk-stoffe in dünner Schicht mit ROHACELL® verbunden wer-den sollen; z.B. bei Kaschieren mit Blechen oder Laminaten.Dispersionsklebstoffe werden nicht empfohlen. Zu denlösungsmittelfreien Systemen gehören die Schmelz-klebstoffe, Reaktionsklebstoffe und Klebefolien. Reaktions-klebstoffe wie Epoxyd- und Polyesterharze sollten zur gu-ten Füllung der Schaumstoffzellen unter ausreichendemDruck (0.05 - 0.3 N/mm2) aushärten oder beim Auftragensehr niedrigviskos sein. Die Aushärtung kann mittels Tem-peratur (bis 160°C) beschleunigt werden. Die Klebefugenwerden sehr hart und starr.Klebefolien und Schmelzklebstoffe benötigen für dieVerklebung Wärme und können deshalb in der Regel nachdem Heisshärteverfahren verarbeitet werden. Die Klebefolienmüssen ausreichend dich sein (100 - 200g/m2), damit einefeste Verankerung in den angeschnittenen Zellen desROHACELL® erreicht wird.

Reaktionsklebefolien spalten während der Härtung flüchti-ge Bestandteile ab. Deshalb sollten die Folien bei leichtemPressdruckdurchwärmt werden. Vor dem Pressen zurVerklebung sollte die Presse nochmals kurz aufgefahrenwerden, um die flüchtigen Bestandteile entweichen zu las-sen. Bei der Verwendung von Schmelzklebefolien hat essich oft als zweckmässig erwiesen, die Folien vor derVerklebung zu perforieren, um Luftblasen zu vermeiden.In schwierigen Fällen hilft zur besseren Entlüftung eine vor-herige Nutung der ROHACELL® Plattenoberflächen. Be-währt haben sich Nuten von ca. 1 - 1,5mm Tiefe und 2mmBreite. lIm allgemeinen kann bei der Verklebung vonROHACELL® mit anderen Werkstoffe der Klebstoff nachEignung für diese Werkstoffe ausgewählt werden.

Um einwandfrei gerade Sandwichplatten zu erhalten, ist eswichtig, dass beide ROHACELL® Plattenseiten gleichzei-tig mit der Deckschicht verklebt werden. Die beiden Deck-schichten müssen aus dem gleichen Material bestehen undsollen gleiche Dicke aufweisen. Auch beidseitiggleichmässige Aufheizung und Abkühlung sind Grundvor-aussetzung, um ebeneSandwichplatten zu fertigen.

In allen Fällen der Heisshärtung wird empfohlen, für dieVerklebung mit Deckschichten die ROHACELL® Platte miteinem Uebermass von 0.5 - 1mm einzusetzen und in derPresse auf einen festen Anschlag zu fahren, damit bei denhohen Aushärtungstemperaturen die ROHACELL® Platteduch den Pressdruck nicht zu stark belastet und duchthermoelastisches Kriechen das gewünschte Toleranzmassunterschritten wird.

Par suite de la bonne transmission thermique nécessaire,le thermocollage se justifie uniquement pour l’assemblaged’une mince couche de matériau avec du ROHACELL®,par exemple pour le doublage avec des tôles ou des lamines.

L’emploi de colles en dispersion n’est pas recommandé.Les systèmes sans solvant comprennent les collesfusiobles, les colles de mélange et les films adhésifs. Pourbien remplir les cellules de la mousse, les colles de mélange,telles que des résines époxyde ou polyester, doivent prendresous une pression suffisante (0.5 - 0.3 N mm2) ou presenterune faible viscosité lors de l’application. La tempàrature 160°Cmax.) permet d’accélérer la polymerisation. Les collagesdeviennent très durs et rigides.

Les films adhésifs et les colles fusibles exigent de la chaleuret peuvent donc généralement être mis en oeuvre par leprocédé à chaud. Les films adhésifs doivent présenter uneépaisseur suffisante (100-200g/m2) pour assurer un bonancrage dans les cellules entaillées du ROHACELL®.

Les films à adhésif binaire libèrent des composants volatilspendant la prise. Il convient donc de les chauffer sous unelégère pression. Avant la pression de collage, ouvrirbrièvement la presse pour permettre l’échappement descomposants volatils.

Il s’est souvent révélé utile de perforer les films adhésifsthermoplastiques avant le collage afin d’éviter des bullesd’air. Un rainurage préalable des surfaces de la plaque deROHACELL® améliore le dégazage dans des cas difficiles.Des rainures d’une profondeur d’environ 1-1,5mm et d’unelargeur de 2mm ont donné d’excellents résultats.

En règle générale, la colle utilisée pour assembler duROHACELL® avec d’autres matériaux peut être choisie enfonction de sa compatibilité avec ces derniers. Pour obtenirdes plaques sandwichs parfaitement planes, il es importantde coller simultanément la peau sur les deux faces de laplaque de ROHACELL®.

Les deux peaux doivent être réalisées dans le mêmematérial et de même épaisseur. Un chauffage et unrefroidissement réguliers des deux faces sont ègalementessentiels pour obtenir des deux faces qui sont égalementessentiels pour obtenir des plaques sandwichs planes.

Dans tous les cas de polymérisation à chaud, il estrecommandé d’utiliser pour le collage de peaux une plaquede ROHACELL® surdimensionée de 0.5 -1mm et del’appliquer sur une butée fixe dans la presse, afin que lacompression ne surcharge pas trop la plaque deROHACELL® aux températures de polymérisation élevéeset que la tolérance souhaitée ne soit pas dépassée vers lebas par fluage thermoélastique.



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Das Aufbringen von Laminaten

Es können die üblichen Laminierverfahren wie Hand-auflegeverfaren und Pressverfahren, angewendet werden.Zur Erzielung guter Schläfestigkeiten sind dabei Drücke vonmindestens 0.05 N/mm2 wünschenswert. Eine Warmaus-härtung ist wegen der erreichbaren kurzen Taktzeiten zuempfehlen. ROHACELL® hält bis zu 160°C aus! Hierbei soll-te jedoch in der Presse auf Anschlag gefahren werden (sieauch „Das Kleben“). Bei der Verwendung von Polyesterharzenkann wegen der Styrolbeständigkeit auf eine Versiegelungder Schaunstoffoberfläche verzichtet werden.Soll mit einem Vakuumsack der Pressdruck aufgebrachtwerden, kann zur besseren Entlüftung die ROHACELL® Plat-te in einem Abstand von ca. 5cm mit Löchern von ca. 2mmDurchmesser versehen werden. Vor dem Laminieren sind dieROHACELL® Oberflächen einwandfrei zu entstauben, umeine gute Haftung der Harze zu gewährleisten. Auch mit denim Flugzeugbau üblichen Prepregs werden Sandwichteile ge-fertigt. Das aufpressen und Härten geschieht entweder imAutoklaven oder in Presswerkzeugen.Als erste Lage auf ROHACELL® sollte ein harzreiches Prepregvorgesehen werden, um genügend Harz zur Verankerung inden Angeschnittenen Zellen für eine gute Verbundfestigkeitzur Verfügung zu haben. Vor Aufbringen der Prepregs ist dieROHACELL® Oberfläche durch Absaugen oder Abblasen mitölfreier Pressluft zu entstauben! Werden Prepregs eingesetzt,bei denen während der Aushärtung flüchtige Bestandteile ent-stehen, z.B. Wasser bei Phenolharzprepregs, so muss wäh-rend des Härtungsprozesses z.B. im Autoklaven durch ge-eignete Massnahem sichergestellt sein, dass abgesaugtwerden kann. Wird in einem Pressewerkzeug gehärtet, soist die Presse nach Durchwärmung des Prepregs noch einmalkurz aufzufahren, damit die Hauptmengen der flüchtigen Be-standteile entweichen können. Bei Matrixsystemen, die beisehr hohen Temperaturen ausgehärtet werden, kann währendder Härtung im Autoklaven oder in einer Presse ohne An-schlag der Kern zu stark nachgeben. Hier wird durch denEinsatz von ROHACELL®® WF eine Verbesserung erzielt.In allen Fällen wird empfohlen, wenn irgendmöglich, beim Aus-härten, insbesondere beim Aushärten in Formwerkzeugen,gegen einen Anschlag zu fahren, um Untertoleranz durchthermoelastisches Kriechen zu vermeiden. Muss mit relativspröden Deckschichten, z.B. Phenolharzprepregs, gearbei-tet werden, so ist eine erhebliche Steigerung der Verbund-festigkeit dadurch zu erreichen, dass elastische Primer- oderSchmelzklebefilme auf dem Kern aufgebracht werden.ROHACELL® ist ein geschlossenzelliger Schaumstoff. BeimVerkleben oder bei Auftrag eines Laminierharzes dringen dieHarze nur in die offenen Poren der Schittfläche ein. Für nor-male Beanspruchung ist die hierdurch erreichbare Verbund-festigkeit sehr gut. Um eine Aussage übr die Verbundfestigkeiteiner Deckschicht mit dem Kernmaterial zu machen, wird oftein Schälversuch durchgeführt, obwohl dies kein praxisnaherVersuch ist. Am Kernverbund wirkt meist erst dann eine Schäl-kraft, wenn die Deckschichten aus Stabilitäts- (z.B. Knittern)oder Festigkeitsgründen (Risse oder Stauchen) versagt ha-ben. Ueberwiegend zeigt sich in der Praxis ein Stabilitäts-versagen. Erst nach diesen Versagensfällen tritt eine Schäl-kraft auf.

Stratification

Les Procédés habituels de stratification, tels qu’empliagemanuel et moulage, sont applicables. Une pression mini-male de 0,05 N/mm2 est souhaitable pour obtenir de bonnesrèsistances au délaminage. Une polymeérisation à chaudest recommandée par suite des courts cycles réalisables.Le ROHACELL® supporte 160°C! Une butée doit toutefoisêtre prévue dans la presse (cf. aussi „Collage“). Larésistance au styréne rend inutile un colmatage de la surfacede la mousse en cas d’emploi de résines polyester.Dans le cas d’un moulage au sac sous vide, le dégazagede la plaque de ROHACELL® est amélioré par des trousd’un diamètre de 2mm environ, distance de 5 cm environ.Avant la stratification, dépoussiérer parfaitement les surfacesde ROHACELL® afin de garantir une bonne adhérence desrésines. Des pièces sandwichs sont également produits àl’aide de préimprégnés usuels dans la constructionaéronautique. La mise sous pression et le chauffages’effectuent soit en autoclave, soit dans des moules. Unepréimprégné riche en résine doit être prévue commepremière couche sur le ROHACELL® afin de disposer desuiffisamment de résine pour un bon ancrage dans lescellules entaillées et d’obtenir ainsi une bonne résistancedu sandwich. Avant la mise en place des préimprégnés,dépoussiérer la survace de ROHACELL® pa aspiration oupar sofflage d’air comprimé déshuilé. En cas d’emploi depréimprégnés dégageant des composants volatils pendantle durcissement, tels que de l’eau pour les préimprégnés àrésine phénolique, des dispositions appropriées doiventpermettre une aspiration pendant le durcissement, dansl’autoclave par exemple. Lorsque de durcissements’effecture dans un moule, ouvrir brièvement la presse aprèsle chauffage à coeur du préimprégné pour permettrel’échappement de l’essentiel des composants volatils. Dansle cas de systèmes à matrice durcis à trés hautetempérature, l’âme de ROHACELL® risque de présenterune flèche excessive pendant le durcissement en autoclaveou dans une presse sans butée. Une amélioration est obtenuedans ce cas par l’emploi de ROHACELL® WF. Il estrecommandé de prévoir dans tous les cas et dans la mesuredu possible une butée pour le durcissement, en moulenotamment, afin d’éviter des tolérances négatives par fluagethermoélastique. Dans le cas de peux relativement fragiles,telles que des préimprégnés à résine phénolique, le dépôtd’une couche de fond élastique ou d’un film adhésifthermoplastique sur l’âme de ROHACELL® permet d’accroîtenotable ment la résisance du sandwich. Le ROHACELL® estune mousse à cellules fermées. Lors du collage ou du dépôtd’un résine de stratification, les résines pénètrent uniquementdans les pores ouvert de la surface découpée. La résistancede composite ainsi obtenu est très bonne pour une sollicitationnormale. Un essai de délaminage, bien que ne reproduisantpas des conditions pratiques, est souvent effecturé pour trouverla résistance d’un sandwich. Une force de délaminage nes’exerce généralement sur le sandwich qu’après la défaillancedes peaux pour des raisons de stabilité (froissement parexemple) ou de résistance (rupture ou compression). Lesdéfaillances de stabilité prédominant en pratique. Une forcede délaminage n’apparaît qu’après ces défaillances.



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Das Lackieren

ROHACELL® kann mit den meisten handelsüblichen La-cken (einschliesslich Nitrolack) und Farben gespritzt odergestrichen werden. Dispersionsfarben, wie sie z.B. im Bau-wesen eingesetzt werden, sind meist basisch eingestellt.Diese Typen sind nicht geeignet, da ROHACELL® gegenalkalische Medien nicht beständig ist. Für glatte und glän-zende Oberflächen wird der Schaumstoff zunächst gespach-telt und geschliffen. Auch Spritzspachtel, z.B. Polyesterfiller,eignen sich dafür. Wir eine Narbeneffektlackierung aufge-bracht, so brauchen spritzgewpachtelte Flächen vor demLackieren nicht geschliffen zu werden.Müssen Fugen oder Schadstellen an ROHACELL® Teilengespachtelt und nachträglich geschliffen werden, so solltedie Spachtelmasse ein etwa gleiches Schleifverhalten zei-gen wie die verwendete ROHACELL® Type, um einen ein-wandfreien Uebergang von der gespachtelten Stelle zumangrenzenden Schaumstoff zu erreichen. Man kann dieseSpachtelmasse nach folgenden Rezepturen selbst herstel-len:Rezeptur 190 Gew. Teile Spachtelmasse / 20 Gew. Teile Verdünner15 Gew. Teile MicroballonsDie Menge der zugegebenen Microballoons richtet sich nachdem zu spachtelnden ROHACELL® Typ. Je mehrMicroballons zugegeben werden, lum so leichter ist dieSchleifbarkeit. Mit dem Verdünner ist die Konsistenz so zuvariieren, dass ein glattes Verstreichen der Spachtelmasseerreicht wird.Rezeptur 2100 Gew. Teile Porenfüller / 25 Gew. Teile MicroballonsDie Zugabemenge der Microballoons erfolgt wiederum ent-sprechend der zu schleifenden ROHACELL® Type.Zur besseren Haftung wird die zu spachtelnde Stelle einmalmit Porenfüller gestrichen, bevor der Spachtel auftetragenwird. Die Spachtelung erhöht die Druckbelastbarkeit derSchaumstoffoberfläche erheblich. Besonders dekorative undwiederstandsfähige Oberflächen werden im Metallfallspritz-verfahren hergestellt. Es können z. B. Aluminium, Bronze,Kupfer und Eisen aufgespritzt werden.

Herstellen von SMC-Pressteilen mit ROHACELL® 71Unter SCM versteht man nach DIN 16913 eine flächigePressmasse (SMC - sheet moulding compound). Ihre Haupt-bestandteile sind ungesättigte Polyesterharze, Textil-glasfasern sowie Füll- und Hilfsstoffe. Die Verarbeitung er-folgt in Stahlwerkzeugen bei 120 - 160°C.Für die Herstellung von Sandwichteilen mit SMC-Deck-schichten und ROHACELL® 71 als Kernwerkstoff hat sichein Pressdruck von ca. 0.8 N/mm2 als günstig herausge-stellt. Dieser spezifische Pressdruck sollte nur so langeaufgebracht werden, bis der Formhohlraum durch das Flies-sen der SMC-Masse gefüllt ist. Anschliessend wird derPressdruck auf ca. 0.4 N/mm2 abgesenkt und bis zum Endeder Aushärtedauer konstant gehalten. Die Presstemperatursoll 120 - 130°C betragen. Diese Verarbeitungstechnologiehat sich gut bewährt beim Einsatz normal reaktiver undleichtfliessender SMC-Harztypen.

Vernissage

La plupart des vernis (y compris le vernis celluloisique) etpeintures du commerce peuvent être appliqués au pistoletou au inceau sur le ROHACELL®. Des peintures endispersion, du type utilisé dans la construction pa exemple,sont le plus suivent basiques et ne conviennent donc pascar le ROHACELL® ne résiste pas aux milleux alcalins.Pour obtenir une surface lisse et brillante, la mousse estd’abort mastiquée, puis poncée. Des mastics au pistolet,tels qu’un bouche-pores, conviennent également. Pourobtenir un effet de grainage, ne pas poncer les surfacesmastiquées avant le vernissage.Lorsque des joints ou des parties endommagées de piècesen ROHACELL® sont mastiqués en vue d’un ponçageultérieur, le mastic doit présenter un comportement auponçage sensiblement identique à celui du type deROHACELL® employé pour assurer une transition parfaiteentre la partie mastiquée et la mousse voisine. Ce masticpeut se préparer selon les formules suivantes.

Formule 190 parties en poids de mastic / 20 parties en poids de diluant/ 15 parties en poids de microballoonsLe quantité de Microbilles dépend du type de ROHACELL®à mastiquer. La facilité de ponçage augmente avec laquantité de microbilles. Le diluant permet de faire varier laconsistance du mastic jusqu’ ce qu’il s’étale bien.Formule 2100 parties en poids de bouche-pores / 25 parties en poidsde microbillesLa quantité de microbilles ajoutée dépend de nouveau dutype de ROHACELL® à traiter avant d’étaler le mastic. Lemasticage augemente notablement la charge decompression admissible de la surface de la mousse. Lamétallisation au pistolet permet d’obtenir des surfacesparticulièrement décoratives et résistantes. Lest par exemplepossible de pulvériser de l’aluminium, du bronze du couvreet du fer.

Moulage de pièces en préimprégnés (SMC) etROHACELL® 71Un Preimpregne est selon DIN 16913 une masse pourmoulage en feuille (SCM: Sheet moulding compound). Sesprincipaux constituants sont des résines de polyesterinsaturé, des fibres de verre textile, des charges et desadjuvants. La mise en oeuvre s’effecture à 120 - 160°C dansdes moules en acier. L’expérience montre qu’une pressiond’environ 0.8 N/mm2 est favorable pour la production depièces sandwichs à âme en ROHACELL® 71 et peauxSCM. Cette pression spécifique doit être maintenueuniquement jusqu’au remplissage de la cavité du moule parle préimprégné. La pression est ensuite réduite à 0.4 N/mm2 environ, puis maintenue constante jusqu’à la fin dutemps de polymérisation. La température doit être de 120 à130°C. Cette technologie de mise en oeuvre a donnéd’excellents résultats dans le cas de types de résine SMCfluides et à réactivité normale.

swissporEPS 40

Die universellen swissporEPS-Hartschaumplatten erfüllen eine wichtige Aufgabe rund um die Gebäudehülle. Dank denvielseitigen Anwendungsmöglichkeiten lassen sich Wärmedämmprobleme vorzüglich lösen. Die Energiekosten werdendadurch deutlich reduziert.

Anwendungsgebiet

Neubau und RenovationKälte- und Wärmedämmung in höher belastete Böden und SpezialanwendungenIdeales Trägermaterial für Beschichtungen (Deckenplatten, Stellwände, Möbel usw.)Befestigung: mechanisch oder durch Kleben (nur lösungsmittelfreie Kleber verwenden)Für verputzte Aussenwärmedämmung nicht geeignet

Technische WerteProdukt swissporEPS 40

Eigenschaften Symbole, Bezeichnungs-schlüssel und Einheiten nachSN EN 13163 / SIA 279.163

Norm SN ENbzw. SIA

Rohdichte 1) ρa kg/m3 1602 ~40

Nennwert Wärmeleitfähigkeit 2) λD W/(m·K) 279 0.033

Spezifische Wärmekapazität c Wh/(kg·K) 0.39

Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl μ MU 12086 ~70

Brandverhalten BKZ VKF 5.1

Druckspannung bei 10% Stauchung σ10 CS(10) kPa 3) 826 ≥ 250

Kriechverhalten bei Druckbeanspruchung(50 Jahre, Stauchung <2%)

σc CC(i1/i2/50) kPa 3) 1606 58

Bemessung / Nutzung schwimmende Estriche Kategorie 251 A, B, C, D

Obere Anwendungsgrenztemperatur, unbelastet °C 75

Zellinhalt Luft

Lieferdicken mm 20 - 500

Material Expandierter Polystyrol-Hartschaum

1. Die Rohdichte ist gemäss Norm SN EN 13163 / SIA 279.163 kein Leistungskennwert2. Die verbindliche Wärmeleitfähigkeit ist auf www.swisspor.ch unter Produkte der SIA-Bestätigung zu entnehmen.3. 100 kPa = 100 kN/m2 = 0.1 N/mm2

Hinweis: Vorliegende Angaben basieren auf dem derzeitigen Stand der Technik. Änderungen bleiben vorbehalten.

swisspor AG Bahnhofstrasse 50 CH-6312 Steinhausen www.swisspor.ch

Verkauf Tel. +41 56 678 98 98 Fax +41 56 678 98 99

Technischer Support Tel. +41 56 678 98 00 Fax +41 56 678 98 01

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Produktdatenblatt Seite 1 von 2

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SWISSMDF E1 Mitteldichte Faserplatte – Roh-MDF E1 für Innenanwendungen

Menznau, 1. Juni 2014 | Version 1.1 (ersetzt alle vorgängig publizierten Angaben)

Charakteristik SWISSMDF E1 ist eine rohe mitteldichte Faserplatte in klassischer Kronoswiss Ausführung, umweltschonend hergestellt aus Holz von nachhaltig bewirtschafte-ten Schweizer Wäldern und zu einem Produkt von Schweizer Qualität verarbei-tet.

Die im Trockenverfahren produzierte Faserplatte mittlerer Dichte hat einen na-hezu einheitlichen, homogenen Querschnittsaufbau. Das lässt bei den speziell ausgeführten 3d-Platten eine Bearbeitung in der Flächentiefe zu.

Der als Klebstoff eingesetzte UF-Harz wird schonend hinzugegeben. Dadurch werden gute mechanische Eigenschaften erreicht.

Anwendung SWISSMDF E1 ist geeignet für den Einsatz im Haus- und Objektbau ausserhalb der Dampfsperre im Trockenbereich für allgemeine Zwecke:

im Hausbau: Plattenelement in Wand-, Boden- und Dachkonstruktionen, aber nicht tragend

im Objekt- und Standbau: als stabilisierendes oder gerüstbildendes (aber nicht tra-gendes) Element

als Trägerplatte für Flächenbeschichtungen im Möbel- und Innenausbau im Trocken-bereich

als Oberflächen mit dreidimensionalen Profilverzierungen, zum Beispiel bei hochwer-tigen Küchenfronten, die lackiert werden (spezielle 3d-Platte verlangen)

Technische Klasse Faserplatte nach dem Trockenverfahren zur Verwendung im Trockenbereich für allgemeine (nicht tragende) Zwecke nach EN 622-5, Typ MDF

Produktaufbau Homogener Produktaufbau, Bearbeitung in Plattentiefe bei 3d-Platten (Spezialausführung) möglich.

frische Hackschnitzel aus der Durchforstung und von Sä-geresten werden aufgeschlossen, um einheitliche Fasern ho-her Qualität zu gewinnen.

die Fasern werden beleimt, als homogenes Vlies gestreut und in der Presse stark verdichtet

Es resultiert eine qualitativ hochstehende, umweltfreundlich hergestellte MDF-Platte mit hervorra-genden Verarbeitungseigenschaften.

Verarbeitung Zur Verarbeitung von SWISSMDF E1 sind folgende Punkte zu beachten:

Die Bearbeitung kann mit den üblichen Holzbearbeitungswerkzeugen erfolgen.

Die Platten sind zur Beschichtung geeignet (mit Laminat, Furnier, Decorpapier, La-cken und Farben).

Beschläge lassen sich (je nach Plattendicke) seitlich oder auf der Oberfläche fixieren. Dabei kann gebohrt, geschraubt oder geklebt (Baukleber) werden.

Sollte die Rohplatte nachträglich beschichtet werden, sind die Hinweise nach Lignatec, Holzwerkstoffe in Innenräumen, Zürich 2008 zu beachten (siehe ‚empfoh-lene Plattenbeschichtungen‘).

Vor / nach der Verarbeitung (vor dem Einbau) soll die Platte waagrecht und vollflä-chig gelagert werden (optimale Lagerraumbedingung: 15-25°C, 45-65% Luftfeuchte).

Auszeichnung mit Prüf-Nachweisen

einfach bearbeitbar

umwelt-freundlich

ressourcen-schonend

Schweizer Fabrikat

aus Schweizer Holz

aus nachhaltiger Wald- wirtschaft (auf Wunsch mit Zertifikat lieferbar)

CO2-arm hergestellt

qualitäts-/um-weltgeprüft

http://www.kronospan.ch/fileadmin/user_upload/Files/Bilder/Zertifikate/Swissquality.jpg

http://www.kronospan.ch/fileadmin/user_upload/Files/Bilder/Zertifikate/Schweizer_Holz.jpg

http://www.kronospan.ch/fileadmin/user_upload/Files/Bilder/Zertifikate/logo_pefc.jpeg

Produktdatenblatt 1. Juni 2014 | Version 1.1

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Lieferprogramm und technische Daten

Lieferprogramm

AB LAGER: im Plattenformat 2800mm x 2070mm mit Plattenstärke 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 18, 19, 22, 25, 30, 40 mm im Plattenformat 4100mm x 2070mm mit Plattenstärke 16, 19, 22, 25, 30, 40 mm im Plattenformat 5600mm x 2070mm mit Plattenstärke 8, 10, 12, 16, 18, 19, 22, 25, 30, 40 mm

Platten pro Paket: 3, 4, 5 mm à 100 | 6 mm à 50 | 8-19 mm à 25 | 22, 25 mm à 20 | 30 mm à 15 (2800x2070 mm) bzw. à 10 (4100x2070 mm und 5600x2070 mm) | 40 mm à 10 Platten

Lieferung einzeln oder paketweise gemäss aktuellen Lieferkonditionen

Technische Daten Trägerplatte MDF EN 622-5: Faserplatten – Anforderungen an MDF (allg. Zwecke, Trockenbereich) | EN 13986: Holzwerkstoffe zur Verwendung im Bauwesen

Prüfparameter Werte Anforderung Prüfnorm

Allgemeine und mechanische Eigenschaften (nach EN 622-5)

Dicke (Plattenstärke) 3-4 5-6 8 10-12 16-19 22-30 40 mm EN 324-1

Dickentoleranz [gem. EN 622-1] ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.3 ±0.3 mm ±0.2 | ±0.3 EN 324-1

Oberflächenfeinheit (Endschliff Korngrösse) 100 100 100 100 100 100 100 Korn

Rohdichte 840-890 800-850 730-780 700-780 700-750 700-750 700-750 kg/m3 EN 323

Biegefestigkeit 23.0 23.0 23.0 22.0 20.0 18.0 17.0 N/mm2 17-23 EN 310

Biege-Elastizitäts-Modul - 2‘700 2‘700 2‘500 2‘200 2‘100 1‘900 N/mm2 1‘900-2‘700 EN 310

Querzugfestigkeit 0.65 0.65 0.65 0.60 0.55 0.55 0.50 N/mm2 0.50-0.65 EN 319

Abhebefestigkeit 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 N/mm2 0.8 – 1.2

1) EN 311

Plattenfeuchte ≥4.5% ≥4.5% ≥4.5% ≥4.5% ≥4.5% ≥4.5% ≥4.5% Gewicht 4-11% EN 322

Dickenquellung (in Wasser 24h) ≤35% 30% 17% 15% 12% 10% 8% Dicke 8-35% EN 317

Chloride: Lindan | Pentachlorphenol PCP n.b | n.b mg/kg (n.b. = nicht bestimmbar), d.h. nicht vorhanden Li. 0 | PCP <5 ChemVerbotV

Formaldehydgehalt | Formaldehydemission E1 ≤ 8mg/100g atro Platte | ≤ 0.124mg/m3 Luft E1 EN120|717-1

Toleranzen gemäss Normanforderung [EN 622-1]

Länge x Breite bei 2.80x2.07 m, 4.10x2.07 m, 5.60x2.07 m ±5.0 mm Kantengeradheit L und B 1.5 mm/m | Rechtwinkligkeit 2.0 mm/m Rohdichte (Abweichung zu mittlerer Dichte innerhalb Platte) ±7%

normkon-form

EN 324-1 EN 324-2 EN 323

Bauphysikalische Eigenschaften (nach EN 13986)

Wärmeleitfähigkeit 0.15 0.15 0.14 0.13 0.13 0.13 0.13 W/(mK) 0.13-0.15 EN 12664

Dampfdiffusionswiderstand [feucht | trocken] 23 | 33 21 | 31 20 | 30 18 | 27 17 | 26 17 | 26 17 | 26 μ 17-23 | 26-33 ISO 12572

Luftschalldämmung (R=13 x log(mA) + 14) -- 2)

-- 2)

24.5 26 28.5 30.5 33 R 24.5-33 ISO 140-3

Schallabsorptionsgrad 0.10 (bei 250-500 Hz) | 0.20 (bei 1‘000-2‘000 Hz) Absorptionsgrad α 0.10 | 0.20 ISO 354

Brandverhalten [Klassifiz. EN 13501-1] gilt für Platten ab 10mm

D-s2,d0 normalentflammbar (leichter Rauch, kein Abtropfen)

entspricht B2 nach DIN 4102 (aufgehoben, ersetzt durch EN 13501)

D-s2,d0 ISO 9239-1

Angaben zu Ökologie gemäss SIA Produkte-Deklaration SIA 493

Erneuerbarer Energie > 90% | Holz 80-85% | UF-Klebstoff 12-15% Schweizer Holz | einheimisches Nadelholz aus Durchforstung und Sä-geresthölzer | enthält kein Altholz | keine Chloride keine Biozide im Holz | thermisch verwertbar

hochwertig SIA 493.05

herausragende Eigenschaften

leicht bearbeitbar

ressourcen-schonend

umweltfreundlich

1) übliche Werte. Keine Anforderung

2) Dämmung nur bei einem Flächengewicht > 5kg/m

2

Sicherheitstechnische und andere Hinweise

Aufgrund von Gewicht und Plattenformat ist beim Handling besondere Sorgfalt geboten (korrektes Heben, Quetschgefahr etc.).

Bei der Verarbeitung können Säge- und Schleifstaub entstehen. Diesen Holzstaub nicht einatmen (Schutzausrüstung und Absaugung)! Zur Vermeidung von Staubexplosionen soll Holzstaub prinzipiell abgesaugt werden. Unverarbeitete Platten trocken und flach lagern!

Das Produkt ist weder Gefahrengut noch kennzeichnungspflichtig (Gefahrenstoffverordnung / Verordnung über Verkehr mit Abfällen).

Die Trägerplatte ist mit Formaldehyd-(Urea) verleimt, freier Formaldehyd ist jedoch kaum vorhanden und tritt aus der korrekt verarbeiteten Platte praktisch nicht aus (E1). Zur Vorsicht sollte aber die unbeschichtete Platte in Innenräumen mit dichter Bauhülle nur ausserhalb der Dampfsperre eingesetzt werden.

Das Produkt ist chemisch stabil und wirkt nicht toxisch. Es ist für Innenanwendungen geeignet.

SWISSMDF E1 ist ein Produkt aus nachhaltiger Waldwirtschaft. Das dazu geschlagene Durchforstungsholz hilft den Schweizer Wald vital zu halten.

Das Produkt kann nach dem ersten Lebenszyklus in einer geeigneten Anlage thermisch genutzt werden (CO2-freie Energie).

RAKU-TOOL® Blockmaterialien RAKU-TOOL SB-0080 RAKU-TOOL SB-0140 RAKU-TOOL SB-0240 RAKU-TOOL SB-0351 RAKU-TOOL SB-0470

Styling-Blockmaterial

Farbe rohweiß hellgrün apricot apricot apricot

Dichte (ISO 1183) g/cm3 ca. 0,08 0,14 0,24 0,35 0,47

Anwendungen

> Design Studien> Programmprüfungen> Unterbau für Close Contour

Pasten > Negativ Fomen zum Gießen für

Close Contour Gießharze

> Design Studien> Programmprüfungen> Unterbau für Close Contour

Pasten> Negativ Fomen zum Gießen für


> Styling Modelle> Laminierformen für EP-Laminate > Unterbauten für Close Contour

Pasten > Negativ Fomen zum Gießen für


> Styling & Design Modelle> Unterbauten für Close Contour

Pasten> Laminierformen

> Styling-, Ur- und Datenkontroll-modelle

Hauptmerkmale

> Sehr leicht und feine Ober-flächenstruktur

> Einfach zu bearbeiten, gute Spanbildung

> Gute Wärmeformbeständigkeit> Lösungsmittelbeständig

> Sehr leicht und feine Ober-flächenstruktur

> Einfach zu bearbeiten, wenig Staub

> Lösungsmittelbeständig

> Gute Oberflächenstruktur> Gut manuell und maschinell

bearbeitbar> Lösungsmittelbeständig

> Feine Oberflächenstruktur> Gut fräsbar und einfach zu

bearbeiten, wenig Staub

> Sehr gute Oberflächenstruktur> Gut fräsbar

Härte (ISO 868) Shore D – – – – –

Wärmeausdehnungskoeffizient (ISO 11359) 10-6 K-1 – – 60 – 70 45 – 50 60 – 65

Wärmeformbeständigkeit (ISO 75) °C – – 55 – 65 60 – 70 60 – 70

Druckfestigkeit (ISO 604) MPa 0,7 1,8 – 2 2 – 4 8 – 12 10 – 15

Biegefestigkeit (ISO 178) MPa – – 5 – 6 8 – 12 10 – 15

Dimensionen mm (Länge x Breite x Höhe)

2500 x 1200 x 1002500 x 1200 x 2002500 x 1200 x 3002500 x 1200 x 400

2000 x 1000 x 100 2000 x 1000 x 200 2000 x 1000 x 300 2000 x 1000 x 400

1500 x 500 x 1001500 x 500 x 2002000 x 1000 x 1002000 x 1000 x 200

1500 x 500 x 501500 x 500 x 751500 x 500 x 1001500 x 500 x 1501500 x 500 x 200

1500 x 500 x 501500 x 500 x 751500 x 500 x 1001500 x 500 x 1501500 x 500 x 200

Kleben mit RAKU-TOOL > EP-2305/EH-2904-1 > EP-2305/EH-2904-1 > EP-2305/EH-2904-1 > EP-2305/EH-2904-1

Mischungsverhältnis (GwT) – 100 : 30 100 : 30 100 : 30 100 : 30

Farbe apricot apricot apricot apricot

Topfzeit 500 ml (Min.) 25 25 25 25

Minimale Härtungszeit (h) 16 16 16 16

Reparieren mit RAKU-TOOL > UP-4301/UH-4901 > UP-4301/UH-4901 > UP-4301/UH-4901 > UP-4301/UH-4901

Mischungsverhältnis (Gewt.) – 100 : 1 – 3 100 : 1 – 3 100 : 1 – 3 100 : 1 – 3

Farbe apricot apricot apricot apricot

Topfzeit (Min.) 4 – 6 4 – 6 4 – 6 4 – 6

Minimale Härtungszeit (Min.) 25 – 30 25 – 30 25 – 30 25 – 30

SB = Styling-Blockmaterial l MB = Modellbau-Blockmaterial l WB = Werkzeug-Blockmaterial. Sonderabmessungen nach Rücksprache lieferbar

Rolf


Rolf

Platziertes Bild

RAMPF

www.rampf-gruppe.de

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RAKU-TOOL® Blockmaterialien RAKU-TOOL MB-0600 RAKU-TOOL MB-0670 RAKU-TOOL MB-0720 RAKU-TOOL WB-0801

Modellbau-Blockmaterial Werkzeug-Blockmaterial

Farbe braun braun braun grau

Dichte (ISO 1183) g/cm3 ca. 0,60 0,67 0,72 0,80

Anwendungen

> Styling-, Ur- und Datenkontroll-modelle

> Design-, Ur- und Datenkontroll-modelle

> Design-, Ur- und Datenkontroll-modelle

> Urmodelle> Datenkontroll Modelle> Lehren und Vorrichtungen> Vakuumtiefziehformen

Hauptmerkmale

> Feine Oberflächenstruktur> Gut fräsbar, gut manuell bear-

beitbar > Geringer Wärmeausdehnungs-

koeffizient> Gute Dimensionsstabilität

> Sehr feine Oberfläche> Gut fräsbar> Geringer Wärmeausdehnungs-


> Ausgezeichnete Oberfläche> Gute Druck- und Biegefestigkeit> Geringer Wärmeausdehnungs-


> Feine Oberflächenstruktur> Hohe Wärmeformbeständigkeit

und niedriger Wärmeausdeh-nungskoeffizient

> Gute Dimensionsstabilität> Gute Druck- und Biegefestigkeit

Härte (ISO 868) Shore D 50 – 55 60 – 65 60 – 65 65 – 70

Wärmeausdehnungskoeffizient (ISO 11359) 10-6 K-1 50 – 55 50 – 55 50 – 55 45 – 50

Wärmeformbeständigkeit (ISO 75) °C 70 – 75 75 – 80 75 – 80 85 – 90

Druckfestigkeit (ISO 604) MPa 15 – 20 15 – 20 20 – 25 40 – 45

Biegefestigkeit (ISO 178) MPa 15 – 20 20 – 25 25 – 30 35 – 40


1500 x 500 x 251500 x 500 x 501500 x 500 x 751500 x 500 x 1001500 x 500 x 1501500 x 500 x 200

1500 x 500 x 251500 x 500 x 501500 x 500 x 751500 x 500 x 1001500 x 500 x 1501500 x 500 x 200

1500 x 500 x 251500 x 500 x 501500 x 500 x 751500 x 500 x 1001500 x 500 x 1501500 x 500 x 200

1500 x 500 x 251500 x 500 x 501500 x 500 x 751500 x 500 x 100

Kleben mit RAKU-TOOL > EP-2306/EH-2904-1 > EP-2306/EH-2904-1 > EP-2306/EH-2904-1 > EP-2306/EH-2904-1

Mischungsverhältnis (GwT) 100 : 30 100 : 30 100 : 30 100 : 30

Farbe braun braun braun braun

Topfzeit 500 ml (Min.) 35 35 35 35

Minimale Härtungszeit (h) 16 16 16 16

Reparieren mit RAKU-TOOL > UP-4310/UH-4900 > UP-4310/UH-4900 > UP-4310/UH-4900 > UP-4310/UH-4900

Mischungsverhältnis (GwT) 100 : 1 – 3 100 : 1 – 3 100 : 1 – 3 100 : 1 – 3

Farbe braun braun braun braun

Topfzeit (Min.) 4 – 6 4 – 6 4 – 6 4 – 6

Minimale Härtungszeit (Min.) 25 – 30 25 – 30 25 – 30 25 – 30

SB = Styling-Blockmaterial l MB = Modellbau-Blockmaterial l WB = Werkzeug-Blockmaterial

Robert-Bosch-Straße 8-10 l D-72661 GrafenbergT +49.71 23.93 42-1600 l F +49.71 23.93 42-1666E [email protected]

Tooling GmbH & Co. KG

www.rampf-tooling.de

Rolf


Rolf

Platziertes Bild

RAKU-TOOL® Blockmaterialien RAKU-TOOL WB-0691 RAKU-TOOL WB-0700 RAKU-TOOL WB-1000 RAKU-TOOL WB-1210 RAKU-TOOL WB-1222

Werkzeug-Blockmaterial

Farbe hellblau hellgrün beige mintblau grün

Dichte (ISO 1183) g/cm3 ca. 0,69 0,70 1,00 1,20 1,22

Anwendungen

> Legewerkzeuge für Niedertem-peratur-Prepreg

> Vakuumtiefziehformen> Anwendungen im mittleren

Temperaturbereich

> Prepreg Legewerkzeuge> Hochtemperaturanwendungen> Vakuumtiefziehformen

> Werkstückaufnahmen> Lehren

> Gießereimodelle und Formplatten speziell für Hochdruckformanlagen

> Kernkästen unter anderem für das Coldbox-Verfahren

> Formplatten> Kernbüchsen> Hilfswerkzeuge> Klopfmodelle

Hauptmerkmale

> Sehr feine Oberflächenstruktur > Sehr gut fräsbar> Gute Dimensionsstabilität> Wärmeformbeständig bis 110°C

> Sehr feine Oberflächenstruktur> Sehr gut fräsbar> Wärmeformbeständig bis zu

135°C> Gute Dimensionsstabilität

> Sehr gut fräsbar> Geringer Wärmeausdehnungs-

koeffizient> Gute Kanten- und Abriebfestigkeit

> Sehr gut fräsbar, einfach zu bearbeiten

> Homogene, glatte Oberfläche> Niedriger Wärmeausdehnungs-

koeffizient> Sehr gute Druckfestigkeit> Sehr gute Chemikalienbeständigkeit> Beständigkeit bei Reinigung mit

Trockeneis

> Sehr gut fräsbar> Gute Wärmeformbeständigkeit> Gute Schlag- und Kantenfes-

tigkeit> Hohe Abrasionsbeständigkeit

Härte (ISO 868) Shore D 70 – 75 65 – 70 75 – 85 82 – 84 75 – 85

Wärmeausdehnungskoeffizient (ISO 11359) 10-6 K-1 35 – 45 35 – 45 50 – 55 60 – 75 80 – 85

Wärmeformbeständigkeit (ISO 75) °C 100 – 110 130 – 140 70 – 80 88 – 93 80 – 90

Druckfestigkeit (ISO 604) MPa 55 – 60 50 – 55 45 – 50 110 – 115 60 – 70

Biegefestigkeit (ISO 178) MPa 28 – 33 30 – 40 50 – 55 125 – 130 70 – 80


1500 x 500 x 50 mm1500 x 500 x 75 mm1500 x 500 x 100 mm1500 x 500 x 150 mm1500 x 500 x 200 mm

1500 x 500 x 501500 x 500 x 751500 x 500 x 1001500 x 500 x 1501500 x 500 x 200

1500 x 500 x 251500 x 500 x 501500 x 500 x 751500 x 500 x 100

1000 x 500 x 501000 x 500 x 751000 x 500 x 100

1000 x 500 x 301000 x 500 x 501000 x 500 x 751000 x 500 x 100

Kleben mit RAKU-TOOL > EP-2304/EH-2934 > EP-2304/EH-2934> PP-3310/

PH-3905> EL-2210/

EH-2910*> PP-3311/

PH-3905> EL-2210/

EH-2910*> PP-3311/

PH-3905> EL-2210/

EH-2910*

Mischungsverhältnis (GwT) 100 : 20 100 : 20 100 : 50 100 : 60 100 : 50 100 : 60 100 : 50 100 : 60

Farbe grün grün beige transparent grün transparent grün transparent

Topfzeit 500 ml (Min.) 90 90 5 – 8 60 5 – 8 60 5 – 8 60

Minimale Härtungszeit (h) 16 16 4 16 4 16 4 16

Reparieren mit RAKU-TOOL > UP-4320/UH-4920 > UP-4320/UH-4920

Reparieren durch Einkleben von Teilstücken



Mischungsverhältnis (GwT) 100 : 3 – 5 100 : 3 – 5

Farbe grün grün

Topfzeit (Min.) 4 – 6 4 – 6

Minimale Härtungszeit (Min.) 25 – 30 25 – 30

SB = Styling-Blockmaterial l MB = Modellbau-Blockmaterial l WB = Werkzeug-Blockmaterial. * Sonderabmischungen siehe technisches Datenblatt

Rolf


Rolf

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RAMPF

www.rampf-gruppe.de

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RAKU-TOOL® Blockmaterialien RAKU-TOOL WB-1250 RAKU-TOOL WB-1404 RAKU-TOOL WB-1460 RAKU-TOOL WB-1600 RAKU-TOOL WB-1700

Werkzeug-Blockmaterial

Farbe hellgrün olive hellgrün elfenbein dunkelgrau

Dichte (ISO 1183) g/cm3 ca. 1,25 1,40 1,46 1,60 1,70

Anwendungen

> Formplatten> Kernbüchsen> Hilfswerkzeuge> Klopfmodelle

> Formplatten und Kernbüchsen> Gefräste Negative und Positive> Gießereimodelleinrichtungen> Formen und Werkzeuge> Klopfmodelle und Lehren

> Gießereimodelle und Kernbüch-sen

> Gefräste Negative und Positive> Modelle, Formen und Werkzeuge> Klopfmodelle

> Metallumformwerkzeuge> Lehren> Vorrichtungen

> Metallumformwerkzeuge> Vakuumtiefziehformen, Lehren> Schäumformen> Rapid Prototyping Formen

Hauptmerkmale

> Sehr gut fräsbar> Gute Wärmeformbeständigkeit> Gute Schlag- und Kantenfes-

tigkeit> Gute Dimensionsstabilität

> Dichte Oberflächenstruktur> Sehr gut fräsbar> Gute Dimensionsstabilität> Hohe Abrasionsbeständigkeit

und gute Schlagfestigkeit> Polierbar

> Sehr dichte Oberflächenstruktur> Gut fräsbar> Gute Dimensionsstabilität> Gute Abrasionsbeständigkeit und

Schlagfestigkeit

> Dichte Oberfläche> Gut fräsbar> Geringer Wärmeausdehnungs-

koeffizient> Sehr gute Druckfestigkeit> Hervorragende Gleiteigenschaften

bei AL-Blechen

> Sehr dichte Oberfläche, polierbar > Gut fräsbar> Hohe Wärmeformbetändigkeit> Besonders hohe Druckfestigkeit> Hohe Abrasionsbeständigkeit

Härte (ISO 868) Shore D 77 – 83 85 – 90 80 – 85 85 – 90 85 – 90

Wärmeausdehnungskoeffizient (ISO 11359) 10-6 K-1 70 – 75 50 – 55 65 – 75 45 – 50 45 – 50

Wärmeformbeständigkeit (ISO 75) °C 80 – 85 75 – 80 75 – 80 75 – 80 120 – 125

Druckfestigkeit (ISO 604) MPa 70 – 80 85 – 95 70 – 80 90 – 100 125 – 130

Biegefestigkeit (ISO 178) MPa 90 – 100 80 – 90 70 – 80 55 – 65 80 – 85

Dimensionen mm (Länge x Breite x Höhe) 1000 x 500 x 501000 x 500 x 751000 x 500 x 100

1000 x 500 x 501000 x 500 x 751000 x 500 x 100

1000 x 500 x 501000 x 500 x 751000 x 500 x 100

750 x 500 x 50750 x 500 x 75750 x 500 x 100

750 x 500 x 50750 x 500 x 100

Kleben mit RAKU-TOOL> PP-3311/

PH-3905> EL-2210/

EH-2910*> PP-3314/

PH-3905> EL-2210/

EH-2910*> PP-3311/

PH-3905> EL-2210/

EH-2910*> PP-3310/

PH-3905> EL-2210/

EH-2910*> EL-2210/EH-2910*

Mischungsverhältnis (GwT) 100 : 50 100 : 60 100 : 50 100 : 60 100 : 50 100 : 60 100 : 50 100 : 60 100 : 60

Farbe grün transparent olive transparent grün transparent beige transparent transparent

Topfzeit 500 ml (Min.) 5 – 8 60 5 – 8 60 5 – 8 60 5 – 8 60 60

Minimale Härtungszeit (h) 4 16 4 16 4 16 4 16 16

Reparieren mit RAKU-TOOL






Mischungsverhältnis (GwT)

Farbe

Topfzeit (Min.)

Minimale Härtungszeit (Min.)

SB = Styling-Blockmaterial l MB = Modellbau-Blockmaterial l WB = Werkzeug-Blockmaterial. * Sonderabmischungen siehe technisches Datenblatt

Robert-Bosch-Straße 8-10 l D-72661 GrafenbergT +49.71 23.93 42-1600 l F +49.71 23.93 42-1666E [email protected]

Tooling GmbH & Co. KG

www.rampf-tooling.de

Rolf


Rolf

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SikaBlock® Plattenwerkstoffe

Modellplatten Werkzeugplatten

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SikaBlock® Modell- und Werkzeugplatten

Eine breite Palette anwendungsorientierter Systemlösungen, bestehend aus speziellen SikaBlock® Plattenwerk-stoffen und dazugehörigen Biresin® Klebstoffen und Spachtelmassen, bieten alle Möglichkeiten beim Bau von Urmodellen, Design-, Styling- und Cubingmodellen sowie diversen Formen, Gießereiwerkzeugen, Kernkästen und Lehren.SikaBlock® Plattenwerkstoffe bieten für jede Anwendung das optimale Produkt. Dafür sorgen 12 verschiedene Plattentypen mit Dichten von 0,08 bis 1,2 kg/dm³. Sie sind erhältlich in verschiedenen Abmessungen und Dicken.Entsprechend den Anforderungen unterscheiden sich die Werkstoffe hinsichtlich ihrer Materialstruktursowie ihrer mechanischen und thermischen Eigenschaften.Zahlreiche Qualitätskontrollen helfen bei der Überwachung des Standards.Die Zertifizierung nach DIN EN ISO 9001 ist für uns der selbstverständliche Ausdruck dieses Qualitätsverständnisses.

Bei der Entwicklung und Produktpflege wird besonders Wert auf folgende Eigenschaften gelegt:n Physiologische Unbedenklichkeitn Leichte und werkzeugschonende Bearbeitbarkeitn Geringste Staub- und Geruchsentwicklungn Niedrige Spannungen und daher verzugsarmn Geringer Ausdehnungskoeffizient und damit dimensionsstabil n Homogene Struktur und hohe Oberflächengüten Ausreichende Festigkeit und Wärmebeständigkeit

SikaBlock® Werkzeugplatten SikaBlock® M940 M960 M970 M980 M1000 M1050Dichte [g/cm³] 1,2 1,2 1,2 1,35 1,0 1,0Farbe grün blau türkis blau weiß grau

Eigenschaftensehr abriebfest;

exzellent fräsbar, sehr hohe Festigkeit

sehr abriebfest, exzellent fräsbar, sehr schlagzäh

extrem abriebfest, exzellent fräsbar,

sehr hohe Festigkeit

sehr abriebfest; exzel-lent fräsbar;

sehr hohe Festigkeit

geringe Dichte, gute Druck- und Kantenfestigkeit, geringe Wärmeausdehung und dimensionsstabil

Anwendungen Gießereimodelle und Kernkästen, Blechziehwerkzeuge, Musterteile und Urmodelle

Lehren, Formen, Gießerei- und Urmodelle

VerarbeitungsdatenMaße [mm]; [ltr.]

1000 x 500 x 30; 15 1000 x 500 x 50; 25 1000 x 500 x 75; 37,5 1000 x 500 x 100; 50

1500 x 500 x 50; 37,5

1500 x 500 x 75; 56,25

1500 x 500 x 100; 75

Klebstoff Biresin® Misch.-V. Topfzeit Abbindezeit

Kraft Kleber Thix alternativ Kleber grün 100 : 33 100 : 50 30 min ~ 7 min 16 h 6 h

Physikalische Daten (ca. Werte)Shorehärte D 82 D 78 D 84 D 86 D 75 D 76Biegefestigkeit [MPa] 105 80 110 145 48 50Wärmeformbeständigkeit [°C] 95 80 78 85 85 90Wärmeausdehnungskoeffizient αT [1/K] 82 x 10-6 85 x 10-6 68 x 10-6 60 x 10-6 50-55 x 10-6 50-55 x 10-6

SikaBlock® Modellplatten SikaBlock® M80 M150 M330 M440 M650 M700Dichte [g/cm³] 0,08 0,15 0,24 0,35 0,58 0,7Farbe gelblich hellgrün siena apricot rotbraun hellbraunEigenschaften

dichte, feine Oberfläche; leichte mechanische Bearbeitbarkeit;

geringe Staubentwicklung beim Fräsen,

exzellente Oberflächengüte; sehr gutes Fräsverhalten mit sehr geringer Staubentwicklung

einfache Bearbeitbarkeit; dichte, feine Oberfläche, gute Druck- und Kanten festigkeit;

hohe Wärmeform- und Lösemittelbeständigkeit

Anwendungen Grundkörper für Design-,Styling- und Claymodelle;

Stylingmodelle und Formstudien; Probefräsungen

Design- und Styling modelle; Grundkörper für Cubings und DKM;

einfache Laminierformen

Urmodelle, Cubing, DKM;Formen und Werkzeuge für kleinere Stückzahlen

(Niederdruck-RIM, Vakuum-Tiefziehen usw.)

VerarbeitungsdatenMaße [mm]; [ltr.]

2500 x 1200 x 100; 300 2500 x 1200 x 200; 600

andere Abmessungen auf Anfrage

2000 x 1000 x 100; 200 2000 x 1000 x 200; 400

andere Abmessungen auf Anfrage

1500 x 500 x 50; 37,5 1500 x 500 x 100; 75 1500 x 500 x 200; 150 2000 x 1000 x 50; 50 2000 x 1000 x 100; 100 2000 x 1000 x 200; 200

1500 x 500 x 50; 37,5 1500 x 500 x 75; 56,25 1500 x 500 x 100 ; 75 1500 x 500 x 200; 150

1500 x 500 x 30; 22,5 1500 x 500 x 50; 37,5 1500 x 500 x 75; 56,25 1500 x 500 x 100; 75 1500 x 500 x 150; 112,5

Klebstoff Biresin® Mischungsverhältnis Topfzeit Abbindezeit

Schaum Kleber 1K-Klebstoff, feuchtigkeitshärtend

offene Zeit: 10 min 6-8 h

Kleber orange 100 : 65 20 min 6-8 h

Kleber braun 100 : 65 20 min 8-10 h

Spachtel Biresin® Mischungsverhältnis Topfzeit Abbindezeit

Spachtel orange 100 : 2 5 min

> 20 min

Spachtel braun 100 : 2 5 min

> 20 minPhysikalische Daten (ca. Werte)Shorehärte - - D 25 D 38 D 58 D 66Biegefestigkeit [MPa] 1,0 2,2 5 9 18 26Wärmeausdehnungskoeffizient αT [1/K] 50 x 10-6 65 x 10-6 65 x 10-6 65 x 10-6 55 x 10-6 55 x 10-6

4

Sika Tooling & Composites

Sika Industry

Sika Deutschland GmbHNiederlassung Bad UrachStuttgarter Str. 139D-72574 Bad UrachDeutschland

Tel: +49(0)7125 940 492Fax: +49(0)7125 940 401e-mail: [email protected]

Sika – ein weltweites Netzwerk

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Die dazugehörigen aktuellenProduktdatenblätter und Informationen zu weiteren Erzeugnissen finden Sie in:

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