Was ist Tailored-Fiber-Placement

Tailored Fibre Placement (abgekürzt TFP), amerikanisch Tailered-Fiber-Placement geschrieben, ist eine auf dem Prinzip des maschinellen Nähens und Stickens beruhende Technik zur Herstellung von verstärkenden Strukturen auf Verbundwerkstoffen.

Dabei werden einzelne Fasern als Ober- und Unterfaden auf einem Basismaterial (z.B. Glasgewebe oder Karbonfasergewebe) mit bis zu 1.000 Stichen in der Minute aufgenäht oder aufgestickt. Für die spätere Fertigung thermoplastischer Strukturen kann die Basis auch ein vernähbares Folienmaterial sein.

Die verstärkenden Strukturen werden durch eine Bewegung des Basismaterials mit Hilfe einer CNC-Steuerung und gleichzeitiger Fixierung des Fasermaterials im Nähkopf gefertigt. Die Stichmuster werden mit einer besonderen Simulationssoftware entwickelt, sie lassen sich auch einer dreidimensional gekrümmten Form anpassen. Dieser Prozess ermöglicht eine genaue Übertragung der berechneten lokal optimierten Menge und Ausrichtung der Fasern zu Verstärkungsstrukturen und bewirkt eine belastungsgerechte Auslegung von Faserverbundbauteilen.

Die mechanischen Eigenschaften, die mit Hilfe von Tailored Fibre Placement verstärkte Kohlefaser-Epoxidharz- und Glasfaser-Epoxid-Verbundwerkstoffe erreichen, sind mit denen von Band- und Gewebe-Verbundwerkstoffen durchaus vergleichbar. Im Allgemeinen sind die mechanischen Eigenschaften von Tailored Fibre Placement-Laminaten besser als die von Stoff-Laminaten und Bändern.

Jedoch ist die sich ergebende Druckfestigkeit von Kohlenstoff-Epoxid-Tailored Fibre Placement im Vergleich zu Band-Verbundstoffen niedriger. Das Ermüdungsverhalten eines Diagonal-Karbon-Epoxidharz-Tailored Fibre Placement ist mit dem eines gewebeverstärkten Laminats gleichzusetzen.

Wo wird Tailored Fibre Placement angewandt?

Mit diesem Verfahren, für das ein Patent besteht, gelingt es, in Verbindung mit der Sandwichtechnik qualitativ hochwertige Bauteile zu fertigen. Typische Anwendungsbereiche des Tailored Fibre Placements sind etwa auf Steifigkeit ausgelegte Fahrrad-Bauteile für Mountainbikes, Sitz-Querträger im Kraftfahrzeugbau, Parabolantennen für den Einsatz in der Raumfahrt, die eine geringe und homogene Temperaturverzerrung besitzen, oder auch orthopädische Fußstützen mit gesteigerter Haltbarkeit und flexibler Anpassbarkeit der Steifigkeit.

Was sind die Vorteile des Tailored Fibre Placement?

Die mit Tailored Fibre Placement gefertigten Bauteile bieten eine höhere Verwindungssteifigkeit und optimierte Lastaufnahme gegenüber herkömmlich gefertigte Kohlefaserbauteilen. Darüber hinaus bietet diese Prozesstechnik auch wirtschaftliche Vorteile, da sie bisher nicht erreichbare Bauteilpreise und Stückzahlen zulässt.

Stichworte: carbon, Fasertechnik, Industrie, Kohlefaser

Kategorie: Technik