SunForce™: Ein Schaumkernmaterial, das zur Kostensenkung und erhöhten Designfreiheit von FRP-Verbundwerkstoffen beiträgt

Eigenschaften von FRP-Verbundwerkstoffen

In den letzten Jahren hat die Verwendung von Verbundwerkstoffen aus der Laminierung von faserverstärktem Kunststoff (FRP), einem mit Glasfaser oder Kohlefaser verstärkten Kunststoff, und Schaumstoff zugenommen, um das Gewicht von Teilen für Autos, Flugzeuge und andere Geräte zu reduzieren und ihre Steifigkeit zu erhöhen.

Im Allgemeinen gilt: Je dicker das Bauteil und je stärker die äußere Schicht, desto größer die Steifigkeit. Durch die Herstellung eines Verbundwerkstoffs wie diesem ist es möglich, die Dicke durch die Verwendung von Leichtschaum zu erhöhen und gleichzeitig eine widerstandsfähigere FRP-Schicht auf der Oberfläche anzubringen. Dadurch ist es möglich, ein leichtes und dennoch steifes Bauteil herzustellen.

Zu den bekannten Kernmaterialien für Verbundwerkstoffe zählen Waben, Balsaholz (eine Holzart) und Schaum, doch Verbundwerkstoffe aus FRP und Schaum erregen die Aufmerksamkeit, da sie keine Festigkeitsanisotropie aufweisen, flexibel in der Form sind, ohne Klebstoffe kombiniert werden können und relativ kostengünstig sind.

Herausforderungen im Verbundprozess aus FVK und Schaumkernmaterial

Bekannte Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus FRP und Schaumkernmaterialien, wie beispielsweise das Autoklavverfahren, das PCM-Verfahren (Prepreg Compression Molding) oder das RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding), erfordern allerdings in der Regel eine hohe Hitzebeständigkeit von über 100°C beim Compoundiervorgang.

Daher ist die Anzahl der verwendbaren Schäume begrenzt.Dazu liegen die meisten hochhitzebeständigen Schäume nur in Plattenform vor und müssen vorgeschnitten werden, was Verarbeitungskosten erhöht und die Produktivität beeinträchtigt.

Technischer Partikelschaum SunForce™: Geeignet für FVK-Verbundkernmaterialien

Asahi Kaseis Partikelschaum SunForce™ eignet sich für FVK-Verbundkernmaterialien unter Verwendung der PCM-Methode vor. ​​

SunForce™ ist ein Schaumperlenmaterial aus modifiziertem PPE-Harz (modifiziertes Polyphenylenetherharz) und kombiniert die Hitzebeständigkeit, Dimensionsstabilität und geringe Wasseraufnahme von modifiziertem PPE mit dem geringen Gewicht, der Wärmeisolierung und der Formbarkeit von Schaumperlen.

Da Sunforce™ im In-Mold-Foaming-Verfahren hergestellt wird, eignet es sich zudem hervorragend für die Massenproduktion, insbesondere kleiner bis mittelgroßer Teile.

Hauptmerkmale von FVK-Verbundwerkstoffen mit Sunforce™

Die Eigenschaften der Verbundwerkstoffe aus Sunforce™ und FRP, die mit der PCM-Methode hergestellt werden, sind wie folgt:

Merkmal 1: Hitzebeständigkeit

SunForce™ hat eine hohe Hitzebeständigkeit und durchläuft den PCM-Prozess ohne erkennbare Defekte wie Schrumpfung.  Seine In-Mold-Formgebung ermöglicht die Herstellung von FVK-Verbundwerkstoffen mit komplexen Formen und gekrümmten Oberflächen.

Merkmal 2: Massenproduktion (Kostensenkung)

Sunforce™ bietet Vorteile hinsichtlich Kosten und Massenproduktion.

Da Sunforce™ durch In-Mold-Schäumen hergestellt wird, ist keine Vorverarbeitung wie etwa Schneiden erforderlich. Daher bietet es, wie in der folgenden Abbildung dargestellt, erhebliche Vorteile insbesondere für Anwendungen, die eine Formgebung und die Produktion von FVK-Verbundwerkstoffen in mittleren bis großen Stückzahlen erfordern.

Merkmal 3: Formbarkeit (Formflexibilität)

Sunforce™ kann durch In-Mold-Foaming geformt werden, wodurch die Herstellung von FRP-Verbundwerkstoffen in komplexen Formen, wie beispielsweise gekrümmten Oberflächen, möglich ist.

Merkmal 4: Geringe Wasseraufnahme

Sunforce™ ist ein Schaum mit geschlossenzelliger Struktur auf Basis von modifiziertem Polyphenylenether (mPPE) und hat eine geringere Wasseraufnahme als andere Schäume, die in Verbindung mit FVK verwendet werden.

Merkmal 5: Funkwellendurchlässigkeit

SunForce™ ist ein geschäumtes Material auf Basis von m-PPE-Harz, das niedrige dielektrische Eigenschaften aufweist und daher sehr niedrige dielektrische Eigenschaften hat. Daher ist es bei Verwendung als Kernmaterial für FRP-Verbundwerkstoffe möglich, eine sehr hohe Funkwellendurchlässigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht und Steifigkeit zu erreichen.

Darüber hinaus ist es durch die Steuerung der Dicke jeder Schicht aus SunForce™ und FRP möglich, ein Verbundmaterial mit erhöhter Lichtdurchlässigkeit sowohl in Frontal- als auch in Schrägrichtung zu erzeugen.

Aufgrund dieser Eigenschaften ist es für Anwendungen geeignet, die eine Hochleistungsübertragung und -empfang von Radiowellen erfordern (z. B. Basisstationen, in Autos, Flugzeugen, Drohnen usw. installierte Radarkuppeln und Abdeckungen für die drahtlose Stromversorgung).

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Wie oben beschrieben, ermöglicht die Verwendung von SunForce™ als Schaumkernmaterial für FVK-Verbundwerkstoffe die Herstellung von leichten, hochsteifen und komplex geformten FVK-Verbundwerkstoffen, die leicht in großen Massen produziert werden können.

Bei Interesse können Sie gerne Kontakt mit uns aufnehmen.