de.wedoany.com-Bericht: Forscher des Instituts für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen haben ein induktionsgestütztes Pull-Winding-Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von thermoplastischen Verbundrohren entwickelt. Das Verfahren kombiniert Faserwickeln mit Inline-Konsolidierungstechnologie und verwendet kohlenstofffaserverstärkte thermoplastische Mischgarne, wodurch leichte Rohrkomponenten mit maßgeschneiderter Faserstruktur und hoher Torsionssteifigkeit hergestellt werden können.
Im Vergleich zu herkömmlichen duroplastischen Verfahren bietet diese Technologie Vorteile in Bezug auf Automatisierungspotenzial, Zykluszeit, Schweißbarkeit und Recyclingfähigkeit. Die induktive Erwärmung ermöglicht eine effiziente und lokale Energiezufuhr, die eine kompakte Prozessintegration und skalierbare Produktion unterstützt. Das Verfahren eignet sich besonders für Anwendungen, die faserverstärkte Rohrstrukturen mit kompatibler thermoplastischer Matrix erfordern, darunter leichte Mobilitätssysteme, Industriegestelle sowie modulare Rahmen, die eine skalierbare automatisierte Produktion benötigen.
Herkömmliche Verbundrohre werden häufig mit Geflechtverstärkungen hergestellt, die Faserüberschneidungen verursachen und zu lokalen Spannungskonzentrationen führen können. Das Faserwickeln vermeidet diese spannungsbedingten Spitzen durch kontinuierliche Faserablage und Ausrichtung auf Torsionsbelastungen. Das Pull-Winding-Verfahren kombiniert das kontinuierliche Pultrusionsprinzip mit kontrolliertem Faserwickeln: Mischgarne werden in bestimmten Winkeln um einen beweglichen Dorn gewickelt und bilden lastpfadgesteuerte Strukturen, die gleichzeitig Biege- und Torsionslasten übertragen können. Durch Anpassung des Wickelwinkels kann das Strukturverhalten auf die Zielanwendung zugeschnitten werden. In Kombination mit einer thermoplastischen Matrix ermöglicht das Verfahren kurze Zyklen, schweißbare Verbindungen, verbesserte Schadenstoleranz und Recyclingfähigkeit, was effiziente und reparaturfähige Leichtbaustrukturen unterstützt.
Eine zentrale Herausforderung bei der Herstellung thermoplastischer Verbundwerkstoffe ist die effiziente Zufuhr von Wärmeenergie, da die Viskosität thermoplastischer Matrizen deutlich höher ist als die duroplastischer Matrizen. Um dieses Problem zu lösen, haben das ITA und die IFF GmbH gemeinsam ein induktionsgestütztes Werkzeugkonzept zur kontinuierlichen Konsolidierung gewickelter thermoplastischer Profile entwickelt. Im Verfahren werden kohlenstofffaserverstärkte PA6-Mischgarne im Inneren des Werkzeugs durch elektromagnetische Induktion direkt erhitzt, die erzeugte Wärme schmilzt die Matrix und ermöglicht so Imprägnierung und Konsolidierung in einer kontinuierlichen Fertigungsumgebung. Die Forschung basiert auf früheren Entwicklungen des ITA der RWTH Aachen zur induktionsgestützten Pull-Winding-Technologie für thermoplastische Verbundrohre.
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