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Weitere Anwendungen für ultrastarke, leichte TPC

Thermoplastische Verbundwerkstoffe (Thermoplastic composites, TPC) sind leichte Materialien, die gleichzeitig sehr stark sind. Dies macht sie sowohl für die Automobilindustrie als auch für die die Luft- und Raumfahrtindustrie interessant. Alligator Plastics beteiligt sich an der Erforschung von TPC, insbesondere deren Anwendung in einem Spritzgussprodukt. Diese Anwendung könnte umfangreicher sein als für Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt allein.

Ein Verbundstoff ist ein faserverstärkter Kunststoff. Wir kennen Verbundwerkstoffe als widerstandsfähige, leichte Teile von Rennwagen, Rennrädern oder Tennisschlägern. Bei diesen Verbundwerkstoffen handelt es sich in der Regel um Kohlenstoff-, Kevlar- oder Aramidfasermatten, die durch einen duroplastischen Kunststoff wie beispielsweise Epoxidharz miteinander verbunden sind. Der Nachteil ist, dass die Endprodukte oft manuell hergestellt werden müssen und diese Technik deshalb teuer ist. Darüber hinaus wirken Duroplaste auf der Basis einer einzigen chemischen Reaktion und können danach kaum noch recycelt werden.

TPC

Neu ist die Herstellung eines Verbundstoffes mit einem Thermoplast: dem sogenannten TPC. Die Fasern sind über einen thermoplastischen (erwärmbaren) Kunststoff miteinander verwoben. Diese Technik wird verwendet, um einen Verbund in Form eines dünnen Plastikbands mit einem Kern aus Endlosfasern herzustellen. Das Band kann dann in mehreren Schichten und Richtungen zu einer endgültigen Form verarbeitet werden. Das Band kann recycelt werden, da der thermoplastische Kunststoff auch im Verbund erneut erwärmt werden kann.

Forschung

Thermoplastische Verbundwerkstoffe sind stark und so leicht wie duroplastische Verbundwerkstoffe, haben aber zwei wichtige Vorteile. Sie können billiger, schneller und damit in Serie hergestellt und in einem Spritzgussprodukt verarbeitet werden. So kann eine Schicht TPC im Kunststoff-Endprodukt verarbeitet werden, während das Produkt alle Vorteile des Spritzgusses wie Oberfläche und Formfreiheit bietet. Mehrere Hersteller und Institutionen, darunter Alligator Plastics, haben sich vor einigen Jahren zusammengeschlossen, um die neuen TPC-Techniken zu erforschen. Eines ist bereits klar: für starke, leichte TPC sind zahlreiche neue Anwendungen denkbar.

Neue Möglichkeiten

„Die Möglichkeit, TPC in einem Spritzgussprodukt zu verarbeiten, bietet viele neue Möglichkeiten”, so Jordi Torres, Projektleiter bei Alligator Plastics. „Sie können den Verbundstoff mit einem anderen Kunststoff kombinieren, um komplexere Produktformen mit typischen Spritzgussdetails wie Löchern, Rippen und anderen Merkmalen zu erzeugen. Sie können TPC auch teilweise in einem Endprodukt verwenden, z.B. nur dann, wenn ein Produkt extra robust sein muss. Darüber hinaus gelten die Vorteile nicht nur für die Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie. Ich kann mir gut vorstellen, dass eine medizinische Prothese teilweise aus TPC mit Spritzgussteilen besteht, um die Prothese leichter und stärker zu machen. Und dann gibt es noch die Produktionsvorteile: schnelle und serielle Produktion zu weitaus niedrigeren Kosten als bei Duroplasten”, so Jordi.

Perfektionierung

Das Forschungsprojekt wurde vom Brightlands Materials Center auf dem Limburger Chemelot Campus ins Leben gerufen. Jeder Teilnehmer bringt seine eigene Spezialisierung ein. Jordi: „Bei Alligator Plastics konzentrieren wir uns vor allem darauf, das TPC-Band während des Spritzgussprozesses in Position zu halten, auf die Haftung zwischen dem Band und dem Spritzgusskunststoff, auf auftretende Spannungen im Endprodukt sowie Maß- und Formbeständigkeit. Für komplexere Produktformen untersuchen wir die Vorformung der TPC-Schicht, z.B. mittels Vakuumformen, damit wir dann den gespritzten Kunststoff besser um die TPC herum auftragen können”. Laut Jordi gibt es noch viele Herausforderungen, um die Technologie zu perfektionieren: “Wir stehen noch am Anfang dieser Innovation. Es gibt also noch viele Herausforderungen, aber es bietet viele neue Möglichkeiten und neue Möglichkeiten für Partnerschaften. Denn für diese Neuheit gilt das Gleiche: wir gestalten sie gern gemeinsam mit Partnern und Kunden. Haben Sie also eine gute Idee für TPC in Ihrem Produkt? Lassen Sie es uns wissen!

Bitte kontaktieren Sie uns für weitere Informationen.