Faser-Matrix-Halbzeug

Unter Faser-Matrix-Halbzeugen versteht man Halbzeuge aus Verstärkungsfasern, die mit einer Kunststoffmatrix getränkt sind. Die Faser-Matrix-Halbzeuge liegen mit duroplastischer und thermoplastischer Matrix vor. Als Verstärkungsfasern kommen hauptsächlich Glasfasern und Kohlenstofffasern vor. Faser-Matrix-Halbzeuge können eine feste oder teigartige Konsistenz haben. Feste Faser-Matrix-Halbzeuge liegen überwiegend in Strang-, Band- oder Plattenform vor.

Faser-Matrix-Halbzeuge werden in automatisierten Herstellverfahren eingesetzt. Ihr bekanntester Vertreter ist das Prepreg. Die höheren Kosten von Halbzeugen, gegenüber ungetränkten Fasern, heben sich durch die geringeren Fertigungskosten bei hohen Stückzahlen auf.


Faser-Matrix-Halbzeuge mit duroplastischer Matrix

Prepreg:
Das Prepreg ist ein Halbzeug aus Endlosfasern. Die Endlosfasern kommen in Form der unidirektionalen Schicht (unidirektionale Schicht) oder dem Gewebe vor.

Faser-Matrix-Halbzeuge mit Kurzfasern sind SMC (Sheet Molding Compound) und BMC (Bulk Molding Compound). Sie bestehen aus einem mit Füllstoffen versehenen Harz. Die Füllstoffe haben unter anderem die Aufgabe, den thermischen Schrumpf zu verringern. Sie sind auf das Heisspressen abgestimmt und härten unter erhöhter Temperatur aus. Mit SMC und BMC sind sehr kurze Taktzeiten realisierbar.

SMC (Sheet Molding Compound):
SMC liegt plattenförmig vor. Mit SMC lassen sich in lackierbare Verkleidungsteile für die Fahrzeugindustrie herstellen. Beim Pressen können bereits Besfestigungsteile in die Pressform einlegt werden. Dies macht SMC besonders wirtschaftlich. SMC wird aus allen üblichen duroplastischen Matrixsystemen hergestellt.

BMC (Bulk Molding Compound):
BMC liegt als formlose, teigige Masse vor. Es wird wie SMC in der Heisspresstechnik verarbeitet. Zum Teil findet BMC auch in der Spritzgusstechnik Anwendung. SMC wird aus allen üblichen duroplastischen Matrixsystemen hergestellt.

Faser-Matrix-Halbzeuge mit thermoplastischer Matrix
Faser-Matrix-Halbzeuge haben den Vorteil, dass sie nahezu beliebig oft aufgewärmt und umgeformt werden können. Zusätzlich sind sie schweissbar. Ihr niedriger Schmelz-punkt führt jedoch dazu, dass sie, gegenüber den duroplastischen Halbzeugen, nur bei relativ niedrigen Temperaturen eingesetzt werden können.

Langfaserverstärkter Thermoplaste (LFT):
Man unterscheidet zwei LFT-Verfahren. Bei dem G-LFT Verfahren werden lange Fasern in Granulatform (z.B Polypropylen Matrix) aus einem offenen Extruder direkt in eine Pressform gebracht und umgeformt. Beim D-LFT Verfahren wird in einem Extruder die Matrix plastifiziert und in einem Mischer mit auf Länge gekürzten Endlosfasern vermengt. Das faserhaltige Plastifikat wir dann in Form gepresst.

Glasmattenverstärkte Thermoplaste (GMT):
Glasmattenverstärkte Thermoplaste sind ein glasfaserverstärkter Kunststoff. Obwohl der Wort Glasfaser in der Bezeichnung vorkommt existieren auch kohlenstofffaser-verstärkte Thermoplaste. In GMT kommt die Verstärkungsfaser in Form von Kurz- und Langfasern vor. Durch die wirre, unvernadelte Form der Fasern, sind grosse Umformgrade möglich.

GMT wird in der Heisspresstechnik verarbeitet. Im Gegensatz zu SMC oder BMC wird es nicht für Sichtteile eingesetzt. Die Festigkeiten sind niedriger als bei Halbzeugen mit duroplastischer Matrix. Der geringe Preis, gerade in der Kombinatin mit Polypropylen, macht GMT dennoch attraktiv.

Bauteile aus GMT haben bezüglich ihrer elastischen Eigenschaften oft keine Vorzugsrichtung mehr. Sie sind somit ein quasiisotropes Laminat.

Thermoplastische Prepregs:
Thermoplastische Prepregs bestehen, wie die duroplastischen Prepregs, aus Endlosfasern. Dadurch lassen sich thermoplastische Prepregs nur noch geringfügig umformen. Zu ihrer Herstellung werden häufig Hybridrovings, unter Verwendung warmfester Kunststoffe wie PEEK, benutzt. Da aufgrund der hohen Viskosität der thermoplastischen Schmelze die Mikrotränkung schwierig ist, sind besondere Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Prepregs notwendig.

Plattenförmige thermoplastische Prepregs werden auch als Organobleche bezeichnet.