Durch Kombination innovativer Messtechniken und modernster CAE-Tools kann das mechanische Verhalten langfaserverstärkter Thermoplaste (LFT) besser vorhergesagt und der Faserlängenabbau durch maßgeschneiderte Verfahrenstechnik weitgehend reduziert werden.
Die Erschließung neuer Leichtbaupotenziale und die zunehmende Funktionsintegration in Strukturbauteile führen besonders im Automobilbau zu einer stetig wachsenden Nachfrage nach kostengünstigen Verfahren für Faserverbundkunststoffe. Das Direktspritzgießverfahren ist heute ein sehr wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von LFT-Bauteilen. Die Leistungsfähigkeit der Direktspritzgießbauteile unterliegt allerdings der vorwiegend strömungsinduzierten Langfaserschädigung in den Fließkanalsystemen. Daher wurden in diesem Projekt Modelle zur Vorhersage von Ausrichtung und Längen von Langfasern in praxisrelevanten Strömungsprozessen entwickelt und experimentell verifiziert.
Im Projekt wurde die LFT-Technologie ganzheitlich untersucht. Die Technologie umfasst die Verarbeitung, die Fließsimulation, die Mikromechanik und die integrative Bauteilsimulation. Mit Hilfe innovativer Messtechnik und neu entwickelter Prüfvorrichtungen wurden direktspritzgegossene Formteile und fließgepresste Probekörper mikrostrukturell und rheologisch untersucht. Auf Grundlage dieser Daten wurden alle CAE-Teilschritte analysiert und hinsichtlich einer optimierten Dimensionierung weiterentwickelt.
Die Untersuchungen haben ergeben, dass das Potenzial der LFT-Technologie längst nicht ausgeschöpft ist. Durch optimierte Verfahrenstechnik ist z. B. eine deutliche Steigerung der resultierenden mittleren Faserlänge möglich. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass der zukünftige Forschungsschwerpunkt in die Kalibrierung anisotroper Rheologiemodelle verlagert werden soll, um das Fließverhalten und damit die Mikrostruktur und das mechanische Verhalten besser vorhersagen zu können.
