Jan Philipp Janzen

• In dieser Arbeit wurde eine Prozesskette zur Herstellung epoxidbasierter Feststoffharzprepregs und deren Verarbeitung zu Faser-Kunststoff-Verbunden entwickelt und umgesetzt. Das Ziel war hierbei insbesondere die Kompensation bestehender Herausforderungen bei der Verwendung bisheriger Prepregsysteme auf Feststoffharzbasis,wie eine robuste Verarbeitung im Vacuum-Bag-Only (VBO)-Verfahren sowie Einschränkungen durch eine limitierte Drapierbarkeit bei Raumtemperatur. Zur Lösung beider Herausforderungen wurde die Textiloberfläche nicht länger vollflächig, sondern partiell in Musterform imprägniert. Die zwischen den Musterelementen verbleibenden trockenen Textilstellen ermöglichen sowohl eine Drapierung als auch eine effizientere Evakuierung von Gasen und Feuchtigkeit aus dem Vakuumaufbau, wodurch die Prozessrobustheit erhöht wird. Die Herstellung der Prepregs erfolgte mittels einem Siebdruck- sowie einem 3D-Druck-Verfahren. Im Rahmen der Arbeit wurden zwei Forschungsfragen beantwortet. Bei der ersten Frage wurde betrachtet, inwiefern die Musterimprägnierung das Biege- und Scherungsverhalten der Prepregs beeinflusst. Bei der zweiten Frage wurde der Einfluss von Prepreg- und Prozessparametern auf die Laminatqualität bei der VBO-Verarbeitung untersucht. Bei den Drapierversuchen zeigte sich, dass das Biegeverhalten durch Anpassen der Musterkantenlänge in Biegerichtung beeinflusst wird. Je niedriger die Musterkantenlänge, desto geringere Radien können abgeformt werden. Im Kontrast hierzu beeinflusst der Bedeckungsgrad (BG) des Musters die Biegeeigenschaften nicht. Das Scherverhalten wird, gegensätzlich zum Biegeverhalten, primär vom BG beeinflusst. Die Musterelemente blockieren lokal die Scherung. Bei hinreichend hohem BG (ab 60 %) wird die Scherung im bedeckten Bereich großflächig blockiert, auch zwischen den Musterelementen, und in unbedeckte Bereiche verlagert. Die Laminatqualität wird ebenfalls von dem BG und der Musterelementgeometrie beeinflusst. Bei ungeeigneter Auslegung des Musters entstehen Faserondulationen in den Laminaten. Im Hinblick auf den Porenvolumengehalt ist eine ausreichend lange Trocknung der Prepregs von zentraler Bedeutung. Die benötigte Trocknungsdauer hängt von der Musterelementgeometrie und den verwendeten Textilien ab. Aufbauend auf den Untersuchungen wurden Richtlinien entlang der Prozesskette abgeleitet und durch die Fertigung von Demonstratorbauteilen in Form von Omega-Profilen validiert.