PulFlex – Flechtpultrusion und Biegen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

Die Energieinfrastruktur steht vor einem tiefgreifenden Wandel: Der Bedarf an leichten, langlebigen und wartungsarmen Komponenten wächst, insbesondere im Kontext der Elektrifizierung und des Netzausbaus. Konventionelle metallische Querträger sind schwer, korrosionsanfällig und aufwendig in der Montage. Auch duroplastische Verbundwerkstoffe bieten zwar gute mechanische Eigenschaften, sind jedoch nicht thermisch umformbar und nur schwer recycelbar. PulFlex setzt genau hier an: Mit thermoplastischen GFK-Profilen, die sich nachträglich biegen, recyceln und anwendungsspezifisch anpassen lassen.

Formgebung:

Bisher eingesetzte duroplastische Werkstoffe lassen sich nicht umformen. Um Verbindungsstellen zu vermeiden, müssen die neuen thermoplastischen Profile gebogen werden – ein Prozess, der technologisch noch nicht ausgereift ist.

Recycling:

Duroplaste sind kaum wiederverwertbar. Thermoplaste eröffnen dagegen die Möglichkeit, die Bauteile nach ihrem Lebenszyklus wiederzuverwenden.

Entwicklungseffizienz:

Ohne Simulation ist die Biegeumformung experimentell aufwendig, da Faserumlagerungen, Faltenbildung und Spannungsverteilungen nur schwer vorhersehbar sind. Durch die Simulation des Biegeprozesses lassen sich Entwicklungszeit und Anzahl experimenteller Versuche deutlich reduzieren, da mithilfe virtueller Tests bestimmte Konfigurationen bereits im Vorfeld ausgeschlossen oder gezielt ausgewählt werden können.

Flechtpultrusion:

Herstellung kontinuierlich faserverstärkter Thermoplast-Profile mit gezielt angelegten Biegezonen. Die Kombination aus Flechten und Pultrusion ermöglicht eine präzise Steuerung der Faserarchitektur und damit der mechanischen Eigenschaften.

Biegeumformung:

Die thermoplastischen Profile werden nach der Pultrusion erwärmt und in die gewünschte Geometrie gebracht – ohne metallische Verbindungselemente. Dies reduziert Gewicht, Montageaufwand und potenzielle Schwachstellen im Bauteil.

Simulation:

Parallel wird von Projektpartner Cikoni ein Simulationsmodell entwickelt, das die Biegeumformung abbildet. Es ermöglicht die Vorhersage von Faserumlagerungen, Faltenbildung und Rückfederung und reduziert so den experimentellen Aufwand erheblich. Die Simulation dient zudem der Optimierung von Lagenaufbau, und Biegeradien. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Weiterentwicklung eines thermoplastischen Harzsystems, das neben hoher mechanischer Leistungsfähigkeit auch Flammschutz und elektrische Isolation bietet – essenzielle Anforderungen für den Einsatz in der Energieinfrastruktur. Die Materialentwicklung wird durch umfassende Charakterisierungen begleitet, darunter mechanische Prüfungen, Flammschutztests und elektrische Durchschlagsfestigkeit. 

Ein zentrales Ziel von PulFlex ist die Recyclingfähigkeit der entwickelten Bauteile. In einer begleitenden Studie wird untersucht, wie die thermoplastischen Profile am Ende ihres Lebenszyklus zerkleinert und im Spritzgussverfahren wiederverwendet werden können. Dabei werden die Eigenschaften der Rezyklate analysiert und potenzielle Folgeanwendungen identifiziert – ein wichtiger Beitrag zur Kreislaufwirtschaft im Leichtbau.

Zum Abschluss des Projekts wird ein Demonstrator gefertigt: ein gebogener Querträger für Strommasten, der die industrielle Umsetzbarkeit der entwickelten Prozesskette belegt. Darüber hinaus wird die Übertragbarkeit der Technologie auf andere Branchen untersucht – etwa in der Luftfahrt, im Automobilbau oder in der Architektur, wo ähnliche Anforderungen an Gewicht, Formbarkeit und Nachhaltigkeit bestehen. 

Composite-Technologie

Entdecken Sie innovative Lösungen für die Herstellung und Verarbeitung von Composites, die Ihren Anforderungen entsprechen.

Composite-Technologie Tour starten