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1. Handlaminier-Formteil

Das Handlaminierverfahren ist die traditionellste Methode zur Herstellung von Flanschen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Bei dieser Technik wird harzgetränktes Material manuell aufgelegt.GlasfasergewebeDie Materialien werden in eine Form gegeben und aushärten gelassen. Der genaue Ablauf ist wie folgt: Zuerst wird eine harzreiche Innenschicht aus Harz und Glasfasergewebe hergestellt. Nach dem Aushärten der Innenschicht wird diese aus der Form entnommen und die Strukturschicht aufgebaut. Anschließend wird Harz sowohl auf die Formoberfläche als auch auf die Innenschicht aufgetragen. Vorgeschnittene Glasfasergewebelagen werden gemäß einem vorgegebenen Stapelplan verlegt und jede Lage mit einer Walze verdichtet, um eine vollständige Imprägnierung zu gewährleisten. Sobald die gewünschte Dicke erreicht ist, wird die Baugruppe ausgehärtet und entformt.

Als Matrixharz für das Handlaminierverfahren werden typischerweise Epoxidharz oder ungesättigtes Polyesterharz verwendet, während das Verstärkungsmaterial mittelalkalisch oderalkalifreies GlasfasergewebeDie

Vorteile: Geringer Ausrüstungsbedarf, Möglichkeit zur Herstellung von Sonderflanschen und keine Einschränkungen hinsichtlich der Flanschgeometrie.

Nachteile: Luftblasen, die sich während der Harzhärtung bilden, können zu Porosität führen, was die mechanische Festigkeit verringert; geringe Produktionseffizienz; und ungleichmäßige, unfertige Oberflächenbeschaffenheit.

2. Formpressen

Beim Formpressen wird eine abgemessene Menge Formmaterial in eine Flanschform gegeben und unter Druck in einer Presse ausgehärtet. Die Formmaterialien sind vielfältig und können beispielsweise vorgemischte oder vorimprägnierte Kurzfaser-Compounds, recycelte Glasfasergewebereste, harzimprägnierte mehrlagige Glasfasergeweberinge/-streifen, gestapelte SMC-Platten (Sheet Molding Compound) oder vorgewebte Glasfasergewebe-Preforms umfassen. Bei diesem Verfahren werden Flanschscheibe und -hals gleichzeitig geformt, was die Festigkeit der Verbindung und die Gesamtstabilität erhöht.

Vorteile: Hohe Maßgenauigkeit, Wiederholbarkeit, Eignung für die automatisierte Massenproduktion, Fähigkeit zur Herstellung komplexer konischer Flansche in einem Arbeitsgang und ästhetisch glatte Oberflächen, die keiner Nachbearbeitung bedürfen.

Nachteile: Hohe Werkzeugkosten und Einschränkungen bei der Flanschgröße aufgrund von Pressbettbeschränkungen.

3. Harzinjektionsverfahren (RTM)  

Beim RTM-Verfahren wird Glasfaserverstärkung in eine geschlossene Form gegeben, Harz zur Imprägnierung der Fasern eingespritzt und anschließend ausgehärtet. Der Prozess umfasst:

• Positionierung eines Glasfaser-Vorformlings, der der Flanschgeometrie entspricht, im Formhohlraum.
• Einspritzen von niedrigviskosem Harz unter kontrollierter Temperatur und kontrolliertem Druck, um die Vorform zu sättigen und die Luft zu verdrängen.
• Erhitzen zum Aushärten und Entformen des fertigen Flansches.

Als Harze werden typischerweise ungesättigte Polyester- oder Epoxidharze verwendet, während Verstärkungsmaterialien Folgendes umfassen:Glasfaser-Endlosmattenoder gewebten Stoffen. Füllstoffe wie Calciumcarbonat, Glimmer oder Aluminiumhydroxid können hinzugefügt werden, um die Eigenschaften zu verbessern oder die Kosten zu senken.

Vorteile: Glatte Oberflächen, hohe Produktivität, geschlossene Formgebung (Minimierung von Emissionen und Gesundheitsrisiken), gerichtete Faserausrichtung für optimierte Festigkeit, geringe Investitionskosten und reduzierter Material-/Energieverbrauch.

4. Vakuumunterstütztes Harzinjektionsverfahren (VARTM)

VARTM ist eine Modifikation des RTM-Verfahrens durch Einspritzen von Harz unter Vakuum. Dabei wird ein Glasfaser-Vorformling mit einem Vakuumsack auf einer Positivform versiegelt, die Luft aus dem Formhohlraum abgesaugt und das Harz mittels Vakuumdruck in den Vorformling gesaugt.

Im Vergleich zu RTM erzeugt VARTM Flansche mit geringerer Porosität, höherem Fasergehalt und überlegener mechanischer Festigkeit.

5. Airbag-unterstütztes Harzinjektionsverfahren

Das Airbag-unterstützte RTM-Formverfahren ist eine auf dem RTM-Verfahren basierende Formtechnologie. Die Herstellung der Flansche erfolgt dabei wie folgt: Ein flanschförmiges Glasfaser-Vorformteil wird auf die Oberfläche eines Airbags gelegt, mit Luft gefüllt, dehnt sich dann nach außen aus und wird in den Raum der Kathodenform eingeschlossen. Das Flansch-Vorformteil wird zwischen Kathodenform und Airbag verdichtet und ausgehärtet.

Vorteile: Durch die Ausdehnung des Airbags fließt das Harz auch in die nicht imprägnierten Bereiche des Vorformlings und gewährleistet so eine vollständige Harzimprägnierung. Der Harzgehalt lässt sich über den Airbagdruck regulieren. Der vom Airbag ausgeübte Druck wirkt auf die Innenfläche des Flansches, wodurch dieser nach dem Aushärten eine geringe Porosität und gute mechanische Eigenschaften aufweist.GFKBei Flanschen, die mit dem oben beschriebenen Formverfahren hergestellt werden, muss die Außenfläche des Flansches entsprechend den Anforderungen für die Verwendung durch Drehen und Bohren von Durchgangslöchern entlang des Flanschumfangs bearbeitet werden.