Hochtemperaturharz für Hochleistungsverbundwerkstoffe
Metallische und keramische Matrixkomposite können bei bis zu mehreren tausend Grad Celsius Einsatz finden. Dennoch gibt es starkes Interesse an der Verwendung polymerer Komposite in Hochtemperaturanwendungen, was auf deren leichteres Gewicht, die besseren Materialermüdungseigenschaften und deren Formbarkeit zurückzuführen ist. Materialien dieser Art können positive Auswirkungen auf das Gewicht von Flugtriebwerken und daher auf den Treibstoffverbrauch und die Kohlendioxidemissionen haben. Das von der EU finanzierte Projekt HICTAC (High performance composites for demanding high temperature applications) nahm sich dieser Herausforderungen mit der Entwicklung eines haltbaren Polyimidharzes in Kombination mit den erforderlichen Fertigungstechnologien an. Das neue Material weist nicht nur eine hohe Leistungsfähigkeit, sondern auch Verarbeitungseigenschaften auf, die für kohlenstofffaserverstärkte Kompositbauteile geeignet sind. Die Forschung konzentrierte sich auf die Formulierung eines duroplastischen Polyimids, das auf das Kunstharzspritzpressen (Resin Transfer Moulding) von Kompositteilen für die Luft- und Raumfahrtindustrie zugeschnitten ist. Hauptherausforderung war die Anpassung der Formulierung derart, dass Erweichungstemperaturen von über 360 Grad Celsius, eine ausreichend niedrige Schmelzviskosität und geeignete Härtungseigenschaften gewährleistet sind. Die Anstrengungen der HICTAC-Partner waren von Erfolg gekrönt. Das entwickelte Harz und das verbesserte Kunstharzspritzpressen wurden zur Herstellung von Laminaten und Coupons für große Bauteile mit rotorblattähnlicher Geometrie verwendet. Umfassende mechanische und thermische Tests bei verschiedenen Temperaturen und unter Einfluss oxidativer Alterung bestätigten die hohe Qualität der Demonstratoren sowie wenige auf die Fertigung zurückzuführende Defekte. Das neue, einfach zu verarbeitende Harz zum Einsatz im Rahmen von Hochtemperaturanwendungen ist unter dem Markennamen NEXIMID® MHT-R bereits auf dem Markt verfügbar. Obgleich das Harz ursprünglich für Kompositteile für die Luft- und Raumfahrtindustrie entwickelt wurde, profitieren gleichermaßen Maschinenbau und Verkehrssektor dort, wo der Ersatz von Metallteilen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, möglich ist. Resultat des HICTAC-Projekts war eine einzigartige Alternative zu Metall- und Keramikkompositen, was eine Führungsposition für die EU auf einem vielversprechenden und lukrativen globalen Markt bedeutet.
Schlüsselbegriffe
Hochtemperatur, Komposite, Verbundwerkstoffe, Flugzeugmotoren, Flugzeugtriebwerke, HICTAC, Polyimid, Resin Transfer Moulding, Kunstharzspritzpressen
