Innovative Multiaxialgewebe

Mit Open Reed Weave Technologie (ORW) belastungskonforme Verstärkungsgewebe für den textilen Leichtbau

Energetische Rohstoffe werden knapp und die Umweltbelastung steigt. Deswegen wächst gerade im Fahrzeugbau der Bedarf an Leichtbaukomponenten aus Faserverbundwerkstoffen. Dem ITV Denkendorf gelang es durch den Einsatz der Open Reed Weave (ORW)-Webtechnologie besonders stabiles und flexibles Verstärkungsgewebe anzufertigen.

Entwickelt wurden Gewebe mit flächiger und mit lokal begrenzter multiaxialer Verstärkung. Auch multiaxiale Gewebestrukturen mit lichtlenkenden Eigenschaften wurden erzeugt.

Bild 2: Multiaxialgewebe für den Lampentopf mit lokaler Carbonverstärkung im Multiaxialbereich und Schuss.
Bild 3: Lichtlenkendes Multiaxialgewebe. Fotos: ITV Denkendorf
Foto: Bild 2: Multiaxialgewebe für den Lampentopf mit lokaler Carbonverstärkung im Multiaxialbereich und Schuss.
Foto: Bild 3: Lichtlenkendes Multiaxialgewebe. Fotos: ITV Denkendorf

Als textile Verstärkungsstrukturen kommen Gewebe, Gelege, Gestricke, Geflechte, Gesticke und Vliesmatten in Frage. Um eine maximale Verstärkungswirkung zu erzielen, sollten die Fasern im Bauteil in der gleichen Richtung liegen, wie die Belastung einwirkt. Aus diesem Grund wurden bisher für die Herstellung von Composites vorzugsweise Flächen verwendet, die aus parallel verlaufenden, gestreckten Fäden bestehen. Nachteil dieser Strukturen ist, dass aufgrund der relativ losen Verbindung der Faserlagen eine exakte Faserorientierung in Belastungsrichtung nicht immer gewährleistet werden kann.

Mit der am ITV Denkendorf seit Oktober 2013 installierten ORW-Webmaschine gelang es erstmals, Gewebe, in dem die Fasern im rechten Winkel zueinander liegen, mit einer dritten und vierten Faserachse belastungskonform zu verstärken. Dadurch verringert sich nicht nur die Anzahl der Gewebelagen, sondern es verbessert sich auch das Bruch-, Biege-, Torsionsund Scherverhalten des Bauteils. Besonders hohe Festigkeiten lassen sich erreichen, wenn anstelle von Glasfasern Carbonfasern verwendet werden (Bild 1).

Interessant ist die ORW-Webtechnologie für Bauteile, die nicht über ihre gesamte Fläche, sondern nur an einzelnen Stellen verstärkt werden müssen. Um in den stärker belasteten Zonen die nötige Stabilität zu erreichen, muss nicht mehr das gesamte Teil aus Carbon gefertigt werden, sondern es genügt, wenn nur der belastungskritische Bereich mit Carbon verstärkt wird. Damit lassen sich die Herstell- und Materialkosten reduzieren (Bild 2).

Dass sich die ORW-Webtechnologie nicht nur auf die Herstellung von Verstärkungsgeweben für Faserverbundwerkstoffe beschränkt, konnte am Beispiel lichtlenkender Textilien gezeigt werden. Je nachdem, welche Garne verwendet werden und wie die vier Webachsen angeordnet sind, entsteht eine multiaxiale Webstruktur, die das einfallende Tageslicht oder auch helles Kunstlicht energieeffizient durch das Textil lenkt (Bild 3). Dadurch entstehen völlig neue Möglichkeiten, einen Raum anwendungsgerecht auszuleuchten.