Nachdem der Carbonflieger „Bergfink” des diesjährigen DBF24 Teams beim Rollout am 20. März 2024 erstmals den Sponsoren präsentiert wurde, tauchen wir nun tiefer in die Welt der Fertigung unseres Modellflugzeuges ein. Laminieren ist eine praktische Technik, die weit über das einfache Zusammenkleben von Fasern und Gewebe hinausgeht. In diesem Hangartalk werden wir uns mit den Grundlagen des Laminierens, den vielfältigen Anwendungsbereichen der Bauteile und dem fortschrittlichen Vakuumverfahren beschäftigen.
Was ist Laminieren?
Bevor wir uns in die Tiefe stürzen, lasst uns zunächst die Grundlagen des Laminierens verstehen. Laminieren ist ein Verfahren, das in der Herstellung von faserverstärken Bauteilen weit verbreitet ist. Dabei werden verschiedene Schichten von Fasern, wie Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern mit einem Harzhärtergemisch zu einem robusten Verbundwerkstoff vereint. Die Fasern werden dabei nicht einfach wild durcheinandergelegt, sondern sorgfältig in einem Muster angeordnet. Dann kommt der Clou: Sie werden mit einem Harzhärtergemisch imprägniert, der sogenannten Matrix, die wie ein Klebstoff wirkt, der alles zusammenhält. Unter Hitze, bei manchen Verfahren Druck, werden die Schichten fest miteinander verbunden und gehärtet. Das klassische Handlaminieren erfolgt dabei drucklos, während beim Vakuumverfahren, worauf später genauer eingegangen wird, beim Härteprozess zusätzlich Druck angewendet wird. Doch wofür dient eigentlich das Laminieren? Dieser Prozess ermöglicht, Bauteile mit außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften herzustellen, die leicht und dennoch robust sind und somit zu einem festen und belastbaren Verbundwerkstoff werden.
Machen wir nun einen kleinen Exkurs zu einem Begriff der beim Laminieren häufig verwendet wird: Prepreg. Das sind Fasern, die schon von Maschinen mit Harz behandelt wurden, um die Produktqualität zu verbessern. Das geschieht durch gleichmäßige Verteilung der Fasern und ohne Luftblasen im Harz. Auch Teile wie die Nase und der Rumpf unseres „Bergfinks“ wurden mit Prepregs gefertigt.
Vorteile und Anwendungsbereiche von laminierten Bauteilen
Die Vorteile des Laminierens sind ebenso vielfältig wie faszinierend. Dank dieses Verfahrens können Bauteile hergestellt werden, die extrem leicht, aber dennoch außerordentlich belastbar sind. Diese Kombination aus Leichtigkeit und Festigkeit ist besonders in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt von unschätzbarem Wert, wo jedes Gramm zählt und dennoch höchste Sicherheitsstandards einzuhalten sind. Aber auch in anderen Bereichen wie dem Automobilbau, der Sportausrüstungsherstellung und sogar im Bauwesen findet das Laminieren breite Anwendung. Von kraftstoffeffizienten Flugzeugen bis hin zu Hochleistungs-Sportgeräten profitieren zahlreiche Industrien von den einzigartigen Eigenschaften laminierter Bauteile. Diese Technik ermöglicht es, Bauteile maßgeschneidert für spezifische Anforderungen herzustellen, was ihre Bedeutung und ihren Einsatzbereich in der modernen Industrie weiter unterstreicht.
Vakuumverfahren genauer erklärt
Tauchen wir nun tiefer in eine spezielle Methode des Laminierens ein: das Vakuumverfahren. Diese Technik wurde beispielsweise für die Herstellung eines Großteils der Teile unseres „Bergfinks“ angewendet.
Beim Vakuumverfahren des Laminierens handelt es sich um eine fortschrittliche Methode, um hochwertige Verbundwerkstoffe herzustellen. Zunächst werden die verschiedenen Schichten sorgfältig vorbereitet. Die erste Schicht ist oft ein Trennmittel, das später dabei hilft, das fertige Teil vom Arbeitsplatz bzw. der vorgefertigten Form zu lösen. Danach folgen die eigentlichen Fasern wie Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern, die in einem bestimmten Muster angeordnet werden, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen. Anschließend wird eine Schicht Harz aufgetragen, die die Fasern umschließt und ihnen ihre endgültige Form gibt. Über das Laminat kommt ein sogenanntes Abreißgewebe, welches dazu dient, die nachfolgenden Schichten nach dem Aushärten vom Laminat zu trennen. Bei den weiteren Schichten handelt es sich zum einen um eine Lochfolie, für eine gleichmäßige Verteilung des Vakuums auf der gesamten Bauteil Fläche, zum anderen ein Saugvlies, um überschüssiges Harz und Bläschen aus dem Laminat zu entfernen.
Um sicherzustellen, dass wirklich alle Luftblasen entfernt werden und das Harz gleichmäßig verteilt ist, wird das Ganze in eine Vakuumfolie gelegt. Dort wird durch das Absaugen der Luft ein Vakuum erzeugt, das dazu führt, dass das Harz in die Fasern eindringt und jegliche Lufteinschlüsse entfernt werden. Die, nach der Aushärtung, fertigen Materialien werden abschließend von den zusätzlichen Schichten wie Saugvlies, Lochfolien und Abreißgewebe getrennt und übrig bleibt eine schöne gleichmäßige Struktur, wie im Titelbild bei unserem „Bergfink“ ersichtlich, die eine hohe Qualität und Stabilität aufweist.
Für unser Team DBF24 beginnt nun die große Reise in die Vereinigten Staaten, um Mitte April am internationalen Design-Build-Fly Wettbewerb teilzunehmen. Das Team freut sich bereits riesig auf das Abenteuer und darauf, die Ergebnisse der harten Arbeit der vergangenen Monate endlich in Aktion präsentieren zu können. Wir wünschen den Studierenden viel Erfolg in den USA und werden euch selbstverständlich, insbesondere über Social Media, auf dem Laufenden halten, wie unser Bergfink beim Wettbewerb abschneidet!
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