Flüssigimprägnier-verfahren

im Faserverbund Leichtbau

Das Flüssigimprägnierverfahren ist eine Gruppe von Fertigungstechniken, bei denen trockene Fasern mit einer flüssigen Matrix (z. B. Epoxid-, Polyester- oder Vinylesterharz) imprägniert werden. Diese Verfahren sind besonders effizient für die Herstellung großer und komplexer Bauteile mit hohem Faservolumenanteil.

Flüssigimprägnier-verfahren

im Faserverbund Leichtbau

Das Flüssigimprägnierverfahren ist eine Gruppe von Fertigungstechniken, bei denen trockene Fasern mit einer flüssigen Matrix (z. B. Epoxid-, Polyester- oder Vinylesterharz) imprägniert werden. Diese Verfahren sind besonders effizient für die Herstellung großer und komplexer Bauteile mit hohem Faservolumenanteil.

Funktionsweise des Flüssigimprägnierverfahrens

Grundsätzlich laufen Flüssigimprägnierverfahren in zwei Schritten ab: 

  • Einlegen der trockenen Fasern: Die trockenen Fasern (Gewebe, UD-Tapes oder Rovings) werden in ein Werkzeug eingelegt. Die Faserorientierung wird je nach gewünschter Belastungsrichtung optimiert.
  • Harzimprägnierung und Aushärtung: Das flüssige Harz wird in die trockenen Fasern injiziert oder durch Unterdruck hineingezogen. Die Aushärtung erfolgt unter Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur (bei thermisch aktivierten Harzen).

Je nach Methode unterscheidet man verschiedene Flüssigimprägnierverfahren:

1. Resing Transfer Molding (RTM): Geschlossenes Werkzeug, Harz wird unter Druck eingespritzt

  • Gute Reproduzierbarkeit, geeignet für mittlere bis hohe Stückzahlen

Funktionsweise des Flüssigimprägnier-
verfahrens

Grundsätzlich laufen Flüssigimprägnier-verfahren in zwei Schritten ab: 

  • Einlegen der trockenen Fasern: Die trockenen Fasern (Gewebe, UD-Tapes oder Rovings) werden in ein Werkzeug eingelegt. Die Faserorientierung wird je nach gewünschter Belastungsrichtung optimiert.
  • Harzimprägnierung und Aushärtung: Das flüssige Harz wird in die trockenen Fasern injiziert oder durch Unterdruck hineingezogen. Die Aushärtung erfolgt unter Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur (bei thermisch aktivierten Harzen).

Je nach Methode unterscheidet man verschiedene Flüssigimprägnierverfahren:

1. Resing Transfer Molding (RTM): Geschlossenes Werkzeug, Harz wird unter Druck eingespritzt

  • Gute Reproduzierbarkeit, geeignet für mittlere bis hohe Stückzahlen

2. Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM): Offene Werkzeughälfte mit Vakuumfolie abgedeckt, Harz wird durch Unterdruck in die trockenen Fasern gesogen

  • Geringe Investitionskosten, aber längere Prozesszeiten

3. Infusionsverfahren (Resin Infusion, LRI): Fasern liegen in einem geschlossenen Vakuumsystem, Harz wird langsam durch Kapillarkräfte in die Fasern gezogen

  • Geringe Porosität, geeignet für großflächige Bauteile

4. Wet Lay-up (Handlaminieren): Harz wird manuell auf die trockenen Fasern aufgetragen

  • Einfach, aber schwerer reproduzierbar und hoher Materialverlust


Vorteile des Flüssigimprägnierverfahrens

  • Hohes Faservolumenverhältnis möglich: gute mechanische Eigenschaften
  • Flexible Bauteilgröße: besonders für großflächige Strukturen geeignet
  • Geringe Werkzeugkosten (besonders bei Infusionsverfahren): ideal für Kleinserien
  • Geringe Emissionen (geschlossene Verfahren wie RTM): umweltfreundlicher als offene Verfahren
  • Hohe Automatisierbarkeit (RTM und VARTM): Serienproduktion möglich


Anwendungsbereiche des Flüssigimprägnierverfahrens

  • Windenergie: Rotorblätter für Windkraftanlagen (LRI & Infusion)
  • Automobilindustrie: Strukturbauteile für Leichtbaukonzepte (RTM)
  • Luft- und Raumfahrt: Tragflächen, Verkleidungen, Innenelemente (VARTM & RTM)
  • Boots- und Schiffsbau: Rümpfe, Decks, Aufbauten (Infusion & Handlaminieren)
  • Sportgeräte: Kajaks, Surfbretter, Fahrradrahmen (RTM & Handliminieren)


Vorteile des Flüssigimprägnier-
verfahrens

  • Hohes Faservolumenverhältnis möglich: gute mechanische Eigenschaften
  • Flexible Bauteilgröße: besonders für großflächige Strukturen geeignet
  • Geringe Werkzeugkosten (besonders bei Infusionsverfahren): ideal für Kleinserien
  • Geringe Emissionen (geschlossene Verfahren wie RTM): umweltfreundlicher als offene Verfahren
  • Hohe Automatisierbarkeit (RTM und VARTM): Serienproduktion möglich


Anwendungsbereiche des Flüssigimprägnier-
verfahrens

  • Windenergie: Rotorblätter für Windkraftanlagen (LRI & Infusion)
  • Automobilindustrie: Strukturbauteile für Leichtbaukonzepte (RTM)
  • Luft- und Raumfahrt: Tragflächen, Verkleidungen, Innenelemente (VARTM & RTM)
  • Boots- und Schiffsbau: Rümpfe, Decks, Aufbauten (Infusion & Handlaminieren)
  • Sportgeräte: Kajaks, Surfbretter, Fahrradrahmen (RTM & Handliminieren)

Die wichtigsten Vorteile von Faserverbund-Leichtbau auf einen Blick

<p class="text-xl"><span class="font-bold">Hohe Festigkeit bei geringem Gewicht</span></p><p class="text-lg">Maximale Leistungsfähigkeit bei minimalem Materialeinsatz, ideal für Leichtbau-Anwendungen. </p>

Hohe Festigkeit bei geringem Gewicht

Maximale Leistungsfähigkeit bei minimalem Materialeinsatz, ideal für Leichtbau-Anwendungen.

<p class="text-xl"><span class="font-bold">Anpassbare Eigenschaften</span></p><p class="text-lg">Die gezielte Kombination von Fasern und Matrixmaterialien lassen sich mechanische, thermische und chemische Eigenschaften exakt auf die Anforderungen abstimmen. </p>

Anpassbare Eigenschaften

Die gezielte Kombination von Fasern und Matrixmaterialien lassen sich mechanische, thermische und chemische Eigenschaften exakt auf die Anforderungen abstimmen.

<p class="text-xl"><span class="font-bold">Korrosionsbeständigkeit</span></p><p class="text-lg">Hervorragende Resistenz gegen Umwelteinflüsse und Chemikalien, was die Lebensdauer der Bauteile verlängert. </p>

Korrosionsbeständigkeit

Hervorragende Resistenz gegen Umwelteinflüsse und Chemikalien, was die Lebensdauer der Bauteile verlängert.

<p class="text-xl"><span class="font-bold">Designfreiheit</span></p><p class="text-lg"><span class="font-bold"><span class="font-normal">Ermöglicht die Realisierung komplexer Geometrien und innovativer Konstruktionen, die mit traditionellen Materialien schwer umsetzbar wären.</span> <br></span></p><p></p>

Designfreiheit

Ermöglicht die Realisierung komplexer Geometrien und innovativer Konstruktionen, die mit traditionellen Materialien schwer umsetzbar wären.