Prepreg-Autoclav-Verfahren

Das Prepreg-Autoklav-Verfahren ist eine der hochwertigsten Herstellungsmethoden für faserverstärkte Kunststoffe (FVK) und wird besonders in High-End-Anwendungen eingesetzt. Es kombiniert die Verwendung von vorimprägnierten Faserhalbzeugen (Prepregs) mit einer Autoklav-Härtung, wodurch Bauteile mit außergewöhnlicher Festigkeit, geringem Gewicht und hoher Reproduzierbarkeit entstehen.

Funktionsweise des Prepreg-Autoklav-Verfahrens

Das Verfahren nutzt Prepregs (vorimprägnierte Fasermatten oder -gelege, meist mit Epoxidharz), die unter definierten Bedingungen in einem Autoklaven ausgehärtet werden. 

Ablauf: 

• Prepreg-Zuschnitt und -Lageaufbau: Die Prepregs werden auf die gewünschte Form zugeschnitten und schichtweise auf ein Werkzeug (Form) gelegt. Die Faserorientierung wird exakt festgelegt, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen. 
• Vakuumieren: Die Schichten werden mit einer Trennfolie, einer Entlüftungsschicht und einer Vakuumfolie abgedeckt. Ein Vakuum wird angelegt, um Lufteinschlüsse zu vermeiden und die Laminatdichte zu erhöhen. 
• Autoklav-Härtung: Das Bauteil wird in einem Autoklaven unter erhöhter Temperatur (z. B. 120–180 °C) und Druck (z. B. 6–10 bar) ausgehärtet. Druck und Temperatur sorgen für eine optimale Imprägnierung der Fasern, reduzieren Porosität und verbessern die Materialeigenschaften. 

• Entformung und Nachbearbeitung: Nach der Aushärtung wird das Bauteil aus der Form genommen und ggf. mechanisch nachbearbeitet (z. B. Schneiden, Bohren). 

Vorteile des Prepreg-Autoklav-Verfahrens 

• Höchste Materialqualität: Exzellente mechanische Eigenschaften (hohe Festigkeit, Steifigkeit, Ermüdungsresistenz). Sehr geringe Porosität durch präzise Steuerung von Druck und Temperatur. 
• Hohe Reproduzierbarkeit: Ideal für die Serienproduktion von Hochleistungsbauteilen mit gleichbleibender Qualität. 
• Präzise Kontrolle über Faservolumenanteil: Prepregs enthalten eine exakt definierte Harzmenge, was die Materialeigenschaften optimiert. 
• Optimale Faserorientierung: Durch gezielte Layup-Techniken lassen sich spezifische Lastfälle exakt anpassen. 
• Geringe Materialverschwendung: Im Vergleich zu offenen Harzverfahren ist der Materialverlust minimal. 

Anwendungsbereiche des Prepreg-Autoklav-Verfahrens 

• Luft- und Raumfahrt: Tragflächen, Rumpfstrukturen, Verkleidungen, Satellitenkomponenten. 
• Automobilindustrie (Motorsport & Luxusfahrzeuge): Monocoques, Karosserieteile, Spoiler, Leichtbauelemente. 
• Medizintechnik: Hochpräzise Prothesen, Orthesen und medizinische Geräte. 
• Sport- und Freizeitindustrie: Fahrradrahmen, Golfschläger, Skier, Tennisschläger. 
• Schiffs- und Windkraftindustrie: Leichtbaustrukturen für Yachten und Windturbinenflügel.