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Werkstoffkunde 2 > Kap 6: Faserverbundwerkstoffe > Flashcards

Kap 6: Faserverbundwerkstoffe Flashcards

1
Q

Wodurch zeichnen sich Faservebundwerkstoffe aus?

A

–> durch ihre guten mechanischen Eigenschaften mit geringem Gewicht

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2
Q

Def: isotrope Werkstoffe

A

Werkstoffe mit richtungs-unabhängigen Eigenschaften. Steifigkeit und Festigkeit sind in alle Richtungen gleich

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3
Q

Welche Arten von Fasern gibt es, welche wir am häufigsten genutzt und welche sind anorganisch/organisch?

A
  • Glasfaser GFK (am häufigsten), anorganisch
  • Kohlenstofffaser CFK, organisch
  • Aramidfaser AFK, organisch
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4
Q

Vorteile FVW

A

-geringes Gewicht

einstellbare:

  • Steifigkeit
  • Dämpfung
  • Wärmedehnung
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5
Q

Nachteile FVK

A
  • hoher Materialpreis
  • sehr spezielle Fertigungsmethoden
  • aufwendige Verbindungstechnik
  • Anisotropie
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6
Q

Welche Glasfaserarten gibt es?

A

E - elektrisch (preiswerk, vielseitig)

R - résistance (hohe Festigkeit)

S - stength (hohe Festigkeit)

C - chemische Beständigkeit

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7
Q

Beschrifte die Abbildung

A
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8
Q

Welche Kohlenstofffasern gibt es und was können sie?

A

HT - high tenacity: Festigkeit und Steifigkeit über Stahl

HM - high modulus: doppelt so hoher E-Modul wie Stahl, geringe Bruchdehnung

HST- high strain and tenacity: same E-Modul wie HT, aber höhere Festigkeit und Bruchdehnung

IM- intermediate modulus: Mischung HST- und HM-Fasern

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9
Q

Was macht K-Fasern besonders?

A
  • haben negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten
  • elektisch leitfähig, temperaturbeständig, chemisch beständig
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10
Q

Welche Arten von Faser vereinen Naturfasern?

A
  • tierische
  • pflanzliche
  • mineralische
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11
Q

Welche pflanzlichen Fasern werden für FVK-Bauteile meist genutzt?

A

Flachs

Hans

Kenaf

Jute

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12
Q

Nachteil von Naturfasern?

A
  • hygroskopisches Verhalten
  • geringe Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen
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13
Q

Def. Filament

A

endloser Einzelfaden bzw. Faser

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14
Q

Def. Rovings

A

Parallele Faserstränge aus Fäden, die einige tausend Einzelfilamente haben

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15
Q

Formel Garnfeinheit und was ist ihre normale Einheit?

A

T = m/L Masse m eines Rovings pro Längeneinheit L

–> meist in g/km auch “tex” gennant

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16
Q

Welche Aufgaben übernehmen Matrixwerkstoffe?

A
  • Fixierung der Fasern
  • Übertragung von Kräften aus die Fasern
  • Stützung der Fasern bei Druckbeanspruchung
  • Schutz von Umgebungsmedien (Feuchtigkeit, Chemikalien usw.)
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17
Q

Welche Materialen werden für eine duroplastische Matrix eingesetzt?

A

Polyester (UP)

Vinyester (VE)

Epoxidharz (EP)

Phenolharz (PF)

Polyurethan (PUR)

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18
Q

Welche Materialien werden für eine thermoplastische Matrix eingesetzt?

A

Polypropylen (PP)

Polyamid (PA)

Polycarbonat (PC)

Polyetheretherketon (PEEK)

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19
Q

Was ist Härtung und welche Harzsysteme unterscheidet man?

A

–> Bildung des Duroplast-Endproduktes durch Vernetzung von Rohstoffen

kalt, warum und lichthärtende Harzsysteme

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20
Q

Welche Harze gibt es und was sind ihre Eigenschaften?

A
  • Vinylesterharze sind besonders chemisch beständig
  • Epoxidharze erfüllen hohe mechanische Anforderungen
  • Phenolharze sind günstig und haben hohe Feuerfestigkeit
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21
Q

Vorteile thermoplastische Matrix ggüb. duroplastische Matrix

A
  • hohe Bruchdehnung und Absorptionsvermögen
  • hog Schlagzähigkeit
  • gutes Druck-, Stauch und Knickverhalten
  • gute Medienbeständigkeit, geringe Feuchteaufnahme
  • kurze Verarbeitungszyklen
  • Schweißbarkeit und Recyklierbarkeit
  • unbegrenzte Lagerzeit bei RT
22
Q

Nachteile thermoplastische Matrix

A
  • Kriechneiung bei erhöhter Temperatur
  • schwierige Prozessführung bei hohen Temperaturen und Drücken
  • hohe Viskosität der Schmelze erschwert Benetzung
23
Q

Welche Faktorne sind bei der Abstimmung von Faser und Matrix wichtig?

A
  • gute Haftung
  • mechanische Verträglichkeit
24
Q

Wie nennt man die Beschichtung bei Glas- und Kohlenstofffasern und wie die von synthetischen Fasern?

A

glas/kohle: Schlichte

synthetisch: Avivage

25
Q

Was beschreibt der Faservolumengehalt?

A

beschreibt Mengenverhältnis zwischen Verstärkungsmateriaö zu Gesamtmaterial (Verstärkung und Matrix)

–>

26
Q

Was sind die beiden wichtigsten Grenzfälle der Volumenpackungen?

A
  • kubisch dichteste
  • hexagonal dichteste
27
Q

Zeiche die kubische und hexagonal dichteste Packung

A
28
Q

Herleitung maximaler Faservolumengehalt kubisch-dichteste-Packung

A
29
Q

Herleitung maximaler Faservolumengehalt hexagonal-dichteste-Packung

A
30
Q

Das erreichbare Faservolumen hängt von Herstellungsverfahren ab. Welche Anteile können bei unterschiedlichen Verfahren erreicht werden?

(Handlaminierverfahren, Industrieverfahren, Autoklaveverfahren)

A

<40% Handlaminierverfahren

ca. 70% Industrieverfahren

>80% Autoklavverfahren

31
Q

Def. UD-Verstärkung

A

UD steht für unidirektional –> sämtliche Fasern sind parallel angeordnet

32
Q

Formel: Umformung von Gewichtsgehalt auf Vorlumengehalt

A
33
Q

Beschrifte die Abbildung

A
34
Q

Zeichne die Spannungs-Dehnungs Kurven für eine faserparallele Belastung

A
35
Q

Zeichne die Spannungs-Dehnung-Kurve für eine fasersenktrechte Belastung

A
36
Q

Zeichne das relative E-Modul und die Festigkeit in abhängigkeit des Differenzwinkels auf

A
37
Q

Def. Drapierbarkeit

A

–> Anpassungsfähigkeit bzw. Verformbarkeit des Textils an dreidimensionalen Oberflächen

38
Q

Welche Lieferformen von Halbzeugen zur Laminatherstellung gibt es?

A

Gewebe

Geflechte

Gelege

39
Q

Was ist Gelege?

A

–> Fasern sind “parallel” gelegt

–> mehrere solcher Schichten mit unterschiedlichen Orientierungen werden durch Wirkfäden oder Verklebungen fixiert (WIMAG: warp knitted multi-axial layer fabric)

40
Q

Beschrifte die Lieferformen texltiler Halbzeuge

A
41
Q

Prepag/Tape/Organoblech

A
42
Q

Beschrifte die Abbildung

A
43
Q

Beschrifte die Abbildung

A
44
Q

Beschrift den Aufbau eines Vakuumsacks

A
45
Q

Was sind Vorteile des Prepreg/Autoklav-Verfahrens?

A

Geringe Fertigungstoleranz

Geringe Werkzeugkosten

Exzelletene mechanische Eigenschaften

Darstellbarkeit komplexer Bauteilgeometrien

46
Q

Was sind Nachteile des Prepag/Autoklav-Verfahrens?

A
  • lange Zylkluszeiten
  • kostenintensive Werkstoffe (teure Prepegs mit begrenzter Lagerfähigkeit)
47
Q

Vorteile Vakuuminfusionsverfahren

A
  • relativ gerine Werkzeug- und Anlagekosten
  • geeignet für Prototypenfertigung und Kleinserie, insbesondere für großflächige Bauteile
  • konstante, hohe Laminatqualität
48
Q

Nachteile Vakuuminfusionsverfahren

A
  • lange Zykluszeit (bis zu mehreren Stunden)
  • bisher hoher Verbrauchsmittelbedarf (Folien)
49
Q

Wie läuft das RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding) ab?

A
50
Q

Beschrifte die Bauteil des RTM-Verfahrens

A
51
Q

Vorteile und Nachteile des RTM-Verfahrens

A

Vorteile:

 Hoher Automatisierungsgrad erzielbar

 Kurze Zykluszeiten, daher insbesondere für Großserien geeignet

 Konstante, hohe Laminatqualität

Nachteil:

 Zweiteilige Werkzeuge und Schließmechanismus notwendig

52
Q

Vorteile/Nachteile des Handlaminierverfahrens

A

Vorteile:

 Relativ geringe Werkzeugkosten

 Keine Anlagentechnik notwendig

 Komplexe und großflächige Bauteilgeometrien erzielbar

Nachteil:

 Hoher manueller Aufwand notwendig

Werkstoffkunde 2 (14 decks)

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