Laserunterstütztes Tapelegeverfahren zur Fertigung endlosfaserverstärkter Thermoplastlaminate

Das laserunterstützte Thermoplast-Tapelegen ist ein Faserverbundproduktionsverfahren, welches aufgrund weitreichender Vorteile gegenüber konkurrierenden Verfahren, ein hohes Marktpotenzial aufweist. Trotz dieses Potenzials konnte es bis heute nicht in die industrielle Produktionsfähigkeit überführt werden. Dabei können geometriegenaue und mechanisch belastbare Laminate insbesondere aufgrund fehlender, auf das Tapelegeverfahren angepasster Konsolidierungssysteme, nicht gefertigt werden. Aus diesem Grund konnten prozesstechnologische Zusammenhänge bisher nur unzureichend untersucht werden. Vor dem Hintergrund dieses Entwicklungsstands wird in der Dissertationsschrift 'Laserunterstütztes Tapelegeverfahren zur Fertigung endlosfaserverstärkter Thermoplastlaminate' folgende übergeordnete Zielsetzung verfolgt: 'Erweiterung des prozesstechnologischen Erkenntnisstandes, für die reproduzierbare Fertigung, mechanisch belastbarer, geometriegenauer, endlosfaserverstärkter Thermoplastlaminate im laserunterstützten Tapelegeverfahren.' Hierzu wird im ersten Schritt ein detailliertes Prozessverständnis zur Auslegung eines angepassten Experimental-Fertigungssystems auf Basis einer umfangreichen Prozessanalyse geschaffen. In diesem Zusammenhang werden Prozessmodelle diskutiert und der Prozess auf theoretischer Basis ausgelegt. Hierauf aufbauend werden allgemeingültige Anforderungen definiert, welche bei der Auslegung eines Tapelegesystems mit Laserintegration zu beachten sind. Unter Berücksichtigung dieser Anforderungen wird die beispielhafte Entwicklung und Umsetzung eines Experimental- Fertigungssystems beschrieben. Detailliert wird hierbei die erstmalige Entwicklung und Umsetzung formflexibler bzw. -adaptiver Konsolidierungssysteme behandelt. Im Anschluss erfolgen prozesstechnologische Untersuchungen mit dem umgesetzten Experimental- Fertigungssystem. Diese dienen dem Ziel, den Einfluss der Prozessstellgrössen auf die geometrische Formhaltigkeit und mechanische Belastbarkeit der Laminate zu ermitteln und hiermit geeignete Prozessfenster für die Fertigung qualitativ hochwertiger Laminate zu identifizieren. Abschliessend wird die geometrische Formhaltigkeit und mechanische Belastbarkeit der im laserunterstützten Thermoplast-Tapelegeverfahren gefertigten Laminate anhand geeigneter Kennwerte bewertet. Zur Einordnung der erzielten Eigenschaften erfolgt ein Vergleich der gefertigten Proben mit Laminaten, die im Thermopressverfahren gefertigt werden.