F. Röder, M. Eckrich, A. Krämer, D. May, A. Gebhard

Der Intervallheißpressprozess ist ein höchst leistungsfähiger Prozess zur effizienten Herstellung quasi endloser thermoplastischer Profile. Trotz der einzigartigen Möglichkeiten dieses Prozesses und seiner herausragenden Prozessstabilität konnte er sich unter anderem durch den stark limitierten Einblick in die Vorgänge innerhalb des Presswerkzeugs noch nicht auf breiter Linie durchsetzen. Einer der erfolgreichsten Ansätze zur Abbildung des Prozesses in der Vergangenheit war die Nachbildung des Intervallheißpressprozesses durch statische Pressprozesse. Hierzu wurden Betrachtungen der Werkzeugbewegung eines einfacher zugänglichen, variothermen thermoplastischen Pressprozesses bei vergleichbaren konstanten Heiz- und Kühlraten zum Vergleich herangezogen. Im Fokus standen dabei klassische, gewebebasierte Organobleche. Auf diesem Ansatz basierend soll die Optimierung des Intervallheißprozesses zur Co-Konsolidierung thermoplastischer Tapes durchgeführt werden. Hierbei wird gleichzeitig die Abbildung des Prozesses verbessert indem reale, aus dem Intervallheißpressprozess aufgenommene Temperaturkurven und simulativ erzeugte Temperaturkurven durch eine hochdynamische Temperaturregelung approximiert werden. Nicht vollständig darstellbare Temperaturgradienten werden gestützt durch statistische Untersuchungen rechnerisch auf die Zieltemperaturkurven angepasst. Der dargestellte Temperaturgradient liegt so näher an realen, im Prozess vorliegenden Temperaturen. Durch Simulationen wird zusätzlich die Kavitätsänderung während des Erhitzen des Werkzeugs betrachtet. Im Vergleich zu früheren Lösungsansätzen soll so die Konstruktion eines vollständig kompensierten Werkzeugs für das Co-Konsolidieren thermoplastischer Tape-Halbzeuge ermöglicht werden, das kein nachträgliches Einstellen der Werkzeugkavität durch Shimming benötigt. Die Untersuchungen zeigen, dass der werkstoffbedingte Anteil der Kavitätsänderung durch die durchgeführten Versuche gut angenähert werden kann. Sie schaffen somit die Ausgangssituation für eine einfachere Auslegung des Prozesses für die Co-Konsolidierung thermoplastischer Tape-Halbzeuge im Intervallheißprozess. Ein weiterer Nutzen des somit etablierten Pressversuchs, ist das Testen und Validieren von Sensoren für den Intervallheißpressprozess in einem unkomplizierten Prozess.

Interval hot pressing is a highly efficient process for the production of virtually endless thermoplastic profiles. Despite its unique capabilities and outstanding process stability, its widespread adoption has been hampered, in part, by the limited insight into the processes within the press tool. One of the most successful approaches to modeling the process in the past was to simulate interval hot pressing using static pressing processes. This involved comparing the tool movement of a more readily accessible, variothermal thermoplastic pressing process with comparable constant heating and cooling rates. The focus was on classic, fabric-based organosheets. Building on this approach, the optimization of the interval hot pressing process for the co-consolidation of thermoplastic tapes will be carried out. This will simultaneously improve the process modeling by approximating real temperature curves recorded from the interval hot pressing process and temperature curves generated through simulation using highly dynamic temperature control. Temperature gradients that cannot be fully represented will be computationally adjusted to the target temperature curves using statistical analysis. The depicted temperature gradient is thus closer to the actual temperatures encountered in the process. Simulations are also used to consider the cavity change during tool heating. Compared to previous approaches, this should enable the design of a fully compensated tool for the co-consolidation of thermoplastic tape semi-finished products, eliminating the need for subsequent adjustment of the tool cavity through shimming. The investigations show that the material-related contribution to the cavity change can be accurately approximated by the experiments conducted. This creates the basis for a simpler process design for the co-consolidation of thermoplastic tape semi-finished products in interval hot pressing. A further benefit of the established press test is the straightforward testing and validation of sensors for the interval hot pressing process.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2024, Hamburg

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2025

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 12 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2507091352555.742525394770

10.25967/630450

Faserverbundwerkstoffe, Intervallheißpressen, Volumetrische Expansion, Kristallisation, Fertigungsverfahren

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Röder, F.; Eckrich, M.; et al. (2025): Statische Pressversuche zur ressourcenschonenden Werkzeugauslegung für Intervallheisspressen von Preforms aus thermoplastischen Tapes. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/630450. urn:nbn:de:101:1-2507091352555.742525394770.

09.07.2025