Funktionsweise des Wickelverfahrens
Beim Wickelverfahren werden kontinuierliche Fasern (z. B. aus Kohlenstoff-, Glas- oder Aramidfasern) mit einer Matrix (z. B. Epoxid- oder Polyesterharz) getränkt und dann kontrolliert auf eine drehbare Form (Dorn oder Kern) gewickelt. Je nach Wickeltechnik und Faserorientierung entstehen verschiedene mechanische Eigenschaften.
Ablauf des Wickelprozesses
- Faservorbereitung: Die Fasern werden aus Spulen abgezogen und durch ein Harzbad oder eine Imprägnierungseinheit geführt
- Wickeln: Die Fasern werden auf den rotierenden Dorn gewickelt. Die Wickelwinkel können variiert werden (axial, schräg, ringförmig), um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen.
- Aushärten: Die gewickelte Struktur wird unter kontrollierten Bedingungen ausgehärtet (z.B. durch Wärme oder UV-Licht).
- Entfernung des Dorns: Nach der Aushärtung kann der Dorn entfernt werden (bei löslichen oder aufblasbaren Dorns) oder als Bestandteil des Bauteils verbleiben.
Vorteile des Wickelverfahrens
- Hohe Materialeffizienz: Durch gerichtetes Ablegen der Fasern entsteht eine optimale Lastverteilung.
- Automatisierungspotenzial: Das Verfahren ist hochgradig automatisierbar und sorgt für gleichbleibende Qualität.
- Exzellente mechanische Eigenschaften: Die hohe Faserorientierung ermöglicht sehr leichte und gleichzeitig extrem belastbare Bauteile.
- Kosteneffizienz für Serienproduktion: Besonders für mittlere bis hohe Stückzahlen wirtschaftlich attraktiv.
- Reproduzierbarkeit: Die computergeführte Wickeltechnik ermöglicht eine präzise Steuerung der Materialablage.
Anwendungsbereiche
- Druckbehälter und Tanks: Gas- und Wasserstofftanks für die Luft- und Raumfahrt sowie für die Automobilindustrie
- Raketengehäuse und Flugzeugkomponenten: Leichtbauanwendungen für Luft- und Raumfahrt
- Rotorblätter für Windkraftanlagen: Gewickelte Strukturen erhöhen die Stabilität und Langlebigkeit
- Sportgeräte: Hochleistungsbauteile wie Fahrradrahmen, Golfschläger und Tennisschläger
- Rohrleitungen und Masten: Korrosionsbeständige Rohre für chemische Industrie und Offshore-Anwendungen
Hohe Festigkeit bei geringem Gewicht
Maximale Leistungsfähigkeit bei minimalem Materialeinsatz, ideal für Leichtbau-Anwendungen.
Anpassbare Eigenschaften
Die gezielte Kombination von Fasern und Matrixmaterialien lassen sich mechanische, thermische und chemische Eigenschaften exakt auf die Anforderungen abstimmen.
Korrosionsbeständigkeit
Hervorragende Resistenz gegen Umwelteinflüsse und Chemikalien, was die Lebensdauer der Bauteile verlängert.
Designfreiheit
Ermöglicht die Realisierung komplexer Geometrien und innovativer Konstruktionen, die mit traditionellen Materialien schwer umsetzbar wären.