Hauschild, Peter: Verbesserte thermische Prozessführung beim RTM Verfahren durch umsteuerbare Werkzeugtemperaturführung

Abstract in Deutsch:

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse verschiedener Möglichkeiten der Temperaturführung in RTM-Werkzeugen, mit denen eine verbesserte thermische Prozessführung erreicht wird. Die Arbeit enthält die Konzipierung und Umsetzung eines Versuchswerkzeuges zur Herstellung von plattenförmigen Faserverbundbauteilen. Mit dem Versuchswerkzeug werden Erkenntnisse über die thermischen Vorgänge am RTM-Werkzeug gewonnen. Die zugrundeliegenden Parameter, wie etwa Werkzeugaufbau oder Werkstoffeigenschaften werden verständlich. Beim Entwurf der Werkzeugtemperaturführung werden herstellungs- und sicherheitstechnische, aber vor allem prozess- und materialtechnische Aspekte berücksichtigt. Vor der Umsetzung des Versuchswerkzeuges wird der RTM-Prozess thermisch analysiert. Auf dieser Basis werden physikalische Prinzipe zur Umsetzung der Werkzeugtemperaturführung untersucht. Besondere Rücksicht gilt der hohen Dynamik der Temperaturführung. Es werden Möglichkeiten zur Umsetzung eines Temperierkonzeptes generiert. Das finale Temperierkonzept wird mit einem 3D-CAD Programm als Geometriemodell erzeugt. Mit diesem werden Simulationsrechnungen des thermischen Verhaltens des Versuchswerkzeuges durchgeführt. Im Anschluss daran wird das Werkzeug gefertigt. Am fertigen Versuchswerkzeug werden Temperaturverlaufsmessungen durchgeführt. Diese dienen der Überprüfung der, in der Simulation, ermittelten Heiz- und Kühlraten und der Erprobung des Konzeptes. Durch den Vergleich von Simulation und Messung wird die Berechenbarkeit der Temperaturverteilung überprüft. Die Dokumentationsunterlagen der Arbeit beinhalten Messergebnisse, Simulationsergebnisse und Umsetzungsvorschläge für das Temperierkonzept bei Freiformflächen. Es werden Probleme und Erkenntnisse aufgezeigt, die bei der Anfertigung der Arbeit entstanden sind und Anregungen für das weitere Vorgehen gegeben. In der Arbeit wird außerdem je ein analytisches Modell für den Heiz- und Kühlvorgang gegeben. Die Genauigkeit dieser Modelle wird anhand der Simulationsrechnungen und Messungen überprüft. Die Herstellung von Versuchsbauteilen zeigt, dass mittels geeigneter Temperaturführung eine Prozessbeschleunigung möglich ist.