Multi-Matrix-Faser-Kunststoff-Verbunde: Eigenschaften optimal kombinieren

Ein Potenzial für weitere Einsatzgebiete entsteht, wenn Verstärkungsfasern in Verbundbauteilen mit mehreren polymeren Matrixmaterialien verbunden werden und so zum Beispiel mit Hilfe von Elastomeren lokal biegeweiche Zonen realisiert werden können. Interessant ist das unter anderem für Gelenke in der Orthopädie- und Rehatechnik beziehungsweise bei Anwendungen in der Soft Robotik.

Um eine gezielte Einflussnahme auf die lokalen Bauteileigenschaften zu ermöglichen, haben die Mitarbeitenden der Gruppe von Herrn Prof. Spickenheuer den TFP-Automaten um einen generativen Imprägnierprozess erweitert. Gemeinsam mit den Kooperationspartnern - dem Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design der TU Dresden und den Firmen E.F.M. GmbH, Mountek GmbH sowie der REHA-OT Lüneburg Melchior und Fittkau GmbH - entwickelten sie dafür einen Druckkopf. Dieser erlaubt es, direkt nach der Faserablage automatisiert ein erstes polymeres Matrixmaterial, zum Beispiel flüssiges unvernetztes Elastomermaterial, an genau definierten Positionen aufzubringen. Das textile Fasermaterial wird dadurch lokal imprägniert, und kann im nachfolgenden Schritt mit einem klassischen Infiltrationsverfahren mit einem zweiten Matrixmaterial in den bisher noch trockenen Bereichen vollständig durchtränkt werden. Das Verfahren wurde bereits zum Patent angemeldet.

Der sogenannte TFPprint-Prozess ermöglicht erstmals zuverlässig die Herstellung von duromeren Multi-Matrix-Faser-Kunststoff-Verbunden. Zudem gibt es Konstruierenden und Designenden mit der Möglichkeit der definierten Variation der Kunststoffmatrix einen neuen, sehr einflussreichen Parameter für die Entwicklung neuer FKV-Bauteile an die Hand.

COMPAMED.de; Quelle: Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V.