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Microwave Assisted Curing for Resin Transfer Moulding

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Kunststoffe mit Hilfe von Mikrowellen aushärten

Ein revolutionäres System mit geschlossener Form, bei dem mikrowellenunterstützte Aushärtung (Microwave-Assisted Curing, MAC) und Harzinjektion (Resin Transfer Moulding, RTM) zum Einsatz kommen, ermöglicht die umweltfreundliche und kostengünstige Produktion von hochwertigen Kunststoffprodukten.

Industrielle Technologien

MAC ist ein Härtungsverfahren, das bei wärmeaushärtbaren Materialien wie Polyester, Vinylester und Epoxidharzen Anwendung finden kann. Wärmehärtende Materialien werden nach der Aushärtung fest und hochtemperaturbeständig. Zu den Anwendungsgebieten zählen etwa Bauteile für die Automobil- und Luftfahrtindustrie. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts "Microwave assisted curing for resin transfer moulding" (MAC-RTM) entwickelten MAC-RTM und MAC-RTM-Lichttechnologien. Die Endnutzer legten die speziellen Anforderungen fest und wählten zwei komplexe 3D-Teile zur Produktion aus: eine kleine Motorhaube und die aktive Komponente eines Elektromotorteils. Zur Fertigung dieser Teile arbeiteten die Wissenschaftler an der Auswahl geeigneter für Mikrowellenstrahlung durchlässiger Formmaterialien sowie mikrowellenabsorbierender Additive und Harze. Die Wissenschaftler bauten zunächst eine Einheit im Labormaßstab mit der ausgewählten elektrischen Antennenstruktur und einem Stromsensor zur Onlinebewertung der Prozessparameter. Auf Grundlage der im Labor erzielten Studienergebnisse wurden die Formgestaltung und das Füllsystem (zur Harzinjektion in die Form) zum Abschluss gebracht. Man kalibrierte und validierte Sensorsysteme zur Überwachung des Prozesses der Aushärtung, der Temperatur und mehr. Zur Visualisierung des MAC-Verfahrens bei der Fertigung sehr komplexer Teile verwendeten die Forscher ein Infrarotkamerasystem. Hieraus resultierte die Entwicklung einer industrieproduktionstauglichen Einheit, bei der das MAC-RTM-Verfahren zum Einsatz kommt. Parallel dazu simulierten und validierten die Forscher das MAC-Verfahren durch den Vergleich simulierter Daten mit experimentellen Materialdaten. Die Versuche im Industriemaßstab demonstrierten, dass das MAC-RTM-Verfahren wichtige Umwelt- und Sicherheitsstandards erfüllt. Bei diesem geschlossenen Formsystem beachtlich ist die Senkung der Emissionen an flüchtigen organischen Verbindungen wie etwa Styrol um ungefähr 85 %. Im Vergleich zur herkömmlichen Aushärtung mit Ofenerwärmung bietet MAC eine wesentlich kostengünstigere, gleichmäßigere und schnellere Aushärtung. Überdies erfolgt die Aushärtung von RTM-Epoxidteile weitaus gründlicher, was in einer rund 3,5-fach besseren Epoxidharzteilfertigung resultiert. MAC-RTM verursachte außerdem einen um 40 % niedrigeren Energieverbrauch als ein herkömmlicher Erwärmungsprozess für Epoxidharze. Die MAC-RTM-Technologie wird die Produkteinführungszeit verkürzen sowie die Akzeptanz der Endanwender und das Verbrauchervertrauen stärken. Letztlich wird die MAC-RTM-Technologie die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Unternehmen auf dem globalen Verbundwerkstoffmarkt verbessern und mehr Marktchancen eröffnen.

Schlüsselbegriffe

mikrowellenunterstützte Aushärtung, Kunstharzspritzpressen, Harzinjektion, Resin Transfer Moulding, Epoxid, Füllsystem, Komposite, wärmeaushärtbar

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