Laminierharz

Eingesetztes Laminierharz

Zum Aufbau der Faserverbundteile wird ein Zweikomponenten-Epoxydharz von R&G eingesetzt. Nachfolgend werden die unterschiedlich eingesetzten Komponenten kurz beschrieben.

An dieser Stelle möchte ich gleich auf die verwendete Literatur verweisen, welche bei der Herstellung der Formen und auch den vorgelagerten Berechnungen als Richtlinien herangezogen wurden. Das Handbuch Formenau von R&G ist hiezu hervorragend geeignet. Es enthält Angaben zu unterschiedlichen Harz-Gemischen, Festigkeitsangaben, Verarbeitungs- und Aufbauhinweise für verschiedene Bauteile und auch Aussagen zu Laminateigenschaften in Abhängigkeit vom Gewebe-Harzanteil. Diese Erfahrungswerte sind äusserst hilfreich in der Gestaltung der Bauteile.

Harz L - Härter L

Die ersten Versuche erfolgen auf Basis von Epoxydharz L und Härter L von R&G hierzu lag noch eine Arbeitspackung von Suter Kunstoffe AG vor.

Mischverhältnis Harz : Härter

Gewicht: 100 : 40 (mit Gewichtswaage gemessen)

Volumen: 100 : 45 (für Kleinmengen mit Injektionsspritzen gemischt)

Tropfzeit: 40 Minuten

Damit wurden in den ersten Versuchen kleine Teile ohne erkennbare Probleme hergestellt. Doch bereits beim zweiten Versuch, als neben dem Verbinder auch noch die Taschen und die Ballast-Aufnahmen laminiert wurden, zeigte sich die Verarbeitungszeit als zu kurz. Das Harz begann schon zu gelieren und ich musste einige vorbereitete Teile unverrichteter Dinge zurücklegen.

Eigentlich ist dieses Gemenge ein Allzweck-Harz und kann sowohl für die Teilefertigung, wie auch für den Formenbau verwendet werden. Der Vergleichspreis (Arbeitspackung liegt aktuell per 1.6.12 bei 27.- CHF/kg)

Harz L - Härter EPH 500

Das Harz L mit Härter EPH 500 ist ein gutes und preiswertes Harzgemenge für die Herstellung von einfachen Teilen. Der Vergleichspreis liegt vergleichbar mit dem Härter L bei 27.- CHF/kg. Die höhere Tropfzeit lässt eine Bearbeitungszeit von +50% gegenüber Harz L mit Härter L zu. Leider sind dabei auch die mechanischen Eigenschaften etwas schlechter.

Mischverhältnis Harz : Härter

Gewicht: 100 : 63

Volumen: 100 : 71

Tropfzeit: 60 Minuten

Das Harz L und der Härter EPH 500 kann in Kilo-Packungen bei Suter Kunststoffe AG bezogen werden. Das zugehörige Datenblatt habe ich entsprechend abgelegt.

Ich gedenke dieses Material für den ersten Einsatz zu verwenden. Der Stress der entsteht beim Laminieren, wenn das Gemenge bereits zu gelieren beginnt, bewirkt deutlich erkennbare Qualitätsverluste.

Harz L-385 - Härter LH-385 bzw. Härter LH-386

Ein optimiertes Harzgemenge für die Herstellung von zugelassenen Teilen in der Luftfahrt. Der Härter LH-385 weist eine Verarbeitungszeit von 20 Minuten auf, während der Härter LH-386 eine Verarbeitungszeit von 120 Minuten aufweist. Damit ergibt sich hier eine mischungsabhängige Verarbeitungszeit von 20 - 120 Minuten. Dafür steigt aber auch der Vergleichspreis jedoch um 50% auf 40.- CHF/kg.

Mischverhältnis Harz : Härter

Gewicht: 100 : 35

Volumen: 100 :43

Tropfzeit: 20 - 120 Minuten (bei 50/50) --> 90 Minuten

Das Harz L-385 und die Härter LH-385 bwz. LH-386 können in Kilo-Packungen bei Suter Kunstoffe AG bezogen werden.

Nach den Ersten Versuchen der grossen Bauteile (Flügel und Rumpf) soll dieses Gemenge eingesetzt werden.

Abbildung 592: Harz- Härter-Kleinmengen-Dosierung

Abbildung 592: Harz- Härter-Kleinmengen-Dosierung

Mischen von Kleinmengen

Das Mischen von Kleinmengen erfolgt nicht mehr mit der Gewichtswaage. Hier ist die Abweichung aufgrund der Messgenauigkeit schnell grösser als 5%. Entsprechend empfiehlt sich hier das Mischverhältnis basierend auf Volumen zu tätigen. Dazu werden Injektionsspritzen eingesetzt, in welchen die Volumenverhältnisse auf 0.5 ml genau dosieren werden können und damit eine Höhere Präzision des Mischverhältnisses gewährleisten.

Dieser Ansatz wurde insbesondere zur Bereitstellung von Epoxydharz-Gemenge für die Ruderhebel verwendet. Damit lässt sich auch mit Thixotropiermittel eingedicktes Klebe-Harz bereitstellen, welches vergleichbar ist mit UHU Endfest 300 - nur eben viel günstiger.

Technisch relevante Daten von Epoxid-Matrix

Zur Vorauslegung des Faser-Verbundes nach der klassichen Laminattheorie (CLT) sind die genannten Grund- Elastizitätsgrössen der Matrix wichtig, welche als Grundlage zur Bestimmung der Verbundwerkstoff-Eigenschaften dienen. Wie bereits den Fasern gezeigt sind die Eigenschaften des spezifischen Gewichts ρm, der Zug-Modul Em, die Zugfestigkeit s+m von primärer Bedeutung.

Da sich die Matrix isotrop verhalten, sind die Querdehnung bzw. Poisson-Zahlen νm und damit der Schubmodul Gm gleich in der Belastungsrichtung.

In der Nachfolgenden Tabelle sind typische Werte zusammengefasst. Entsprechend sind zur Bestimmung der Parameter die genannten Quellen verwendet worden. Die Details sind einer separaten Vergleichsliste zusammengestellt.

Berechnete Werte sind orange dargestellt, während die Werte aus den genannten Quellen 1) und 2) grün dargestellt werden.

1) (EP gemäss Schürmann, Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden, Seite 132)

2) (LP20-EPH161 gemäss Datenblatt)

Die Bruchdehnung der Matrix sollte vorzugsweise grösser sein als diejenige der Faser, damit kein Bauteilversagen aufgrund von Schädigung der Matrix entsteht.

a)

em = sm / Em

Materialverbrauch

Zur Erstellung von Handlaminaten sind Harz-Gewebe-Volumenanteil meist von den Herstellern anhand verschiedener Prüfteile ermittelt und auch gut dokumentiert worden. Diese Basis wird nun herangezogen um die notwendige Harz- und Härtermenge für die entsprechenden Bauteile zu bestimmen. Dazu werden neben den Dimensionen die Materialmischungsvorgaben berücksichtigt und die notwendigen Gewichte bzw. Volumen berechnet.

Materialverbrauch

Damit diese Bestimmung nicht jedes mal neu ermittelt und für unterschiedliche Bauteile einfach bestimmbar wird, habe ich ein Excel-Dokument erstellt, welches die zu verwendenden Gelege und Harz/Härter-Grunddaten erfasst hat. Mit Ergänzung der Länge und Breite, sowie der Angabe der verwendeten Lagen, kann damit einfach die notwendige Harz- und Härtermenge ermittelt werden. Für die mehrfach zu erstellenden Bauteilen sind die Werte entsprechend bereitgestellt.

Sollte ein anderes Material zum Einsatz kommen so werden die Berechnung basierend auf den Bibliotheksvorgaben aktualisiert