Endkonturnah gewebte Naturfaserhalbzeuge

Der Einsatz von naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) als Alternative zu glas- und kohlefaserverstärkten Kunststoffen (GFK bzw. CFK) findet zunehmend großes Interesse in vielen Industriezweigen, insbesondere derer, die sich mit nachhaltiger Mobilität beschäftigen. Naturfasern werden aus nachwachsenden Pflanzenfasern gewonnen, was hinsichtlich Herstellenergie enorme Vorteile gegenüber synthetisch hergestellten Fasern bietet. Die Fasern werden zu Halbzeugen in Form von flächigen Geweben oder Gelegen weiterverarbeitet. Diese müssen zugeschnitten und in Konturformen eingelegt werden, bevor der Kunststoffharz durch geeignete Verfahren eingebracht wird und aushärtet. Dieser für alle Faserverbundwerkstoffe gängige Ablauf kann durch webtechnisch optimierte Halbzeuge soweit verbessert werden, dass ein Zuschneiden der Fasermatten nicht mehr nötig ist, da das Halbzeug bereits die Endkonturform besitzt. Durch das Schützenbandweben besteht die Möglichkeit, z.B. ein schlauchförmiges Gewebe so zu erzeugen, dass keine Stoß- bzw. Überlappungsstellen oder offene Faserenden bei der Herstellung eines Verbundrohres entstehen, was für einen ungehinderten Kraftfluss sorgen kann. Je nach technischer Ausstattung einer solchen Schützenwebmaschine ist die Herstellung endkonturnaher 2D- und 3D-Gewebehalbzeuge möglich, ohne dass eine Faser durchtrennt werden muss. So werden bereits moderne Turbinenflügel aus 3D-gewebten Carbonfaser-Strukturen oder aber auch intravaskuläre Gefäßimplantate in Form von gewebten Röhren mit Bifurkation erfolgreich hergestellt und eingesetzt. Ziel dieses Projektes ist es nun, auf Basis der Schützenwebtechnik angepasste, endkonturnahe Gewebehalbzeuge aus Naturfasern herzustellen und die daraus erzeugten Verbundbauteile hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften zu untersuchen. Begonnen wird mit einem Schlauchgewebe, welches auf einer Schützenbandwebmaschine klassischer Bauart hergestellt werden soll. Dazu ist der Webprozess sowie die technische Ausrüstung auf die Verarbeitung der verwendeten Flachsfasern anzupassen. Ein weiterer Vorteil bietet die endkonturnahe Herstellung gewebter Halbzeuge hinsichtlich einer unmittelbaren Einbettung geeigneter Sensorelemente, wie z.B. Kabel, während dem Webprozess. Dadurch werden die Sensorelemente im mechanischen Sinne günstiger integriert, was eine exaktere Bestimmung der Bauteilschädigung erwarten lässt.