IHK-Fachkraft für Faserverbundwerkstoffe / CFK

Durchführung in Zusammenarbeit mit der IHK Stade

Kaum eine andere Technologie bietet branchenübergreifend eine so rasante Entwicklung und enormes Potenzial wie der Faserverbund Leichtbau. Für den Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen (GFK und CFK) wird ein Wachstum von mehr als 5% pro Jahr vorhergesagt. Ein Grund dafür ist die im Vergleich zu Aluminiumbauweisen mögliche Gewichtsreduzierung um bis zu 30%. Die Marktentwicklungen in führenden Branchen wie dem Automobil- und Flugzeugbau, dem Schienenfahrzeug- und Schiffbau sowie dem Windenergieanlagenbau erfordern einen hohen Bedarf an Fachkräften.

Inhalte

Grundlagen der Composite Werkstoffe

Der Aufbau der Faserverbundwerkstoffe ist üblicherweise durch Fasern hoher Festigkeit und Steifigkeit gekennzeichnet, die mit definiertem Faservolumengehalt in eine Matrix eingebettet werden. In diesem Baustein werden die grundlegenden Kenntnisse der Faser- und Matrixkomponenten vermittelt.

• Heutige und zukünftige Anwendungen von Faserverbundstrukturen
• Matrixmaterialien wie Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze und Vinylesterharze
• Hilfs- und Zusatzstoffe der Matrixmaterialien
• Viskoelastizität
• Fasermaterialien
• Aufbau der Faserverbundwerkstoffe

Herstellungsverfahren für Faserverbundstrukturen

Im Gegensatz zu Metallkonstruktionen erfolgen die Werkstoffherstellung und der Formgebungsprozess bei der Fertigung von faserverstärkten Strukturen simultan. Zu diesem Zweck sind speziell auf die Fertigung von Faserverbundwerkstoffen angepasste Herstellungstechnologien entwickelt worden, wobei der Fokus insbesondere bei der Verarbeitung von langfaserverstärkten Strukturen liegt. In diesem Baustein werden die wesentlichen Fertigungsverfahren in der Praxis vorgestellt.

• Bearbeitung von FVK
• Übersicht über die Herstellungsverfahren
• Handlaminierverfahren, Wickeltechnik, Prepreg Technik, Nasspressverfahren, RTM-Verfahren, Modified Vacuum Injection (MVI), Differential Pressure Resin Transfer Moulding (DP-RTM)-Verfahren, Structural Reaction Injection Moulding (S-RIM)-Verfahren

Werkstoffprüfung und Reparaturverfahren für Faserverbundstrukturen

Die faserverbundspezifischen Schädigungen wie Zwischenfaserbrüche und Faserbruch können oftmals nicht mit bloßem Auge identifiziert werden. Vor diesem Hintergrund kommt der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung und der daran anschließenden Reparatur von Faserverbundstrukturen eine große Bedeutung zu. In diesem Baustein werden die heutigen und zukünftigen Möglichkeiten der Schadensdetektion und Reparatur von Faserverbundstrukturen anhand von praxisnahen Beispielen vorgestellt.

• Bestimmung des Faservolumen- und Harzgehaltes
• Fehlererkennung, Fehlerdefinition, Prüfmethode
• Statische Belastungen (Zug-, Druck-, Biege-, Langzeitbelastungen), Dynamische Belastungen (Dauerschwingversuch, Wöhlerkurve)
• Qualitätsmanagement (Qualitätsmerkmale, Prüfpläne)
• Reparaturmaßnahmen

Werkstoffeigenschaften und Berechnung eines Mehrschichtverbundwerkstoffes

In Kombination mit einer Vielzahl an Halbzeugen für Faserverbundwerkstoffe führen die materialspezifischen Eigenschaften zu völlig neuen Gestaltungsmöglichkeiten, die jedoch eine aufwändige und neuartige Auslegungsphilosophie verlangen. Hierbei steht die Kenntnis des spezifischen Verformungsverhaltens von richtungsabhängigen (anisotropen) Werkstoffen im Vordergrund. In diesem Baustein werden die grundlegenden Kenntnisse der Berechnung und Auslegung von Faserverbundstrukturen vermittelt.

• Grundlagen der Berechnung von Faserverbundstrukturen
• Mischungsregeln
• Bestimmung der Fasereigenschaften, Einführung der Steifigkeit/Nachgiebigkeit, ein- und mehrdimensionales Tragwerk, Elastizitätsgesetz für ein zweidimensionales Tragwerk
• Transformation der UD-Schicht, Transformation der Ingenieurkonstanten, Polardiagramm, Stoffgesetz des Mehrschichtverbundes
• Kurzschreibweisen für die Laminataufbauten wie Anisotropes Laminat, Ausgewogenes Laminat, Symmetrisches Laminat, Symmetrisch ausgewogenes Laminat, Symmetrisch-Antimetrisches Laminat und Quasi-Isotrope Laminate

Umwelteinflüsse und Recycling

Die Prüfung von Faserverbundwerkstoffen mit polymerer Matrix unter Laborbedingungen ergibt häufig andere mechanische Eigenschaften als die bei einer Belastung unter Betriebsbedingungen. Ursachen hierfür können Umwelteinflüsse sein, die mit einer Veränderung der Werkstoffeigenschaften infolge von Feuchtigkeitsaufnahme, Wärmeeinwirkung und kosmischer Strahlung einhergehen. Mit Blick auf die wachsenden Märkte für Faserverbundwerkstoffe sind darüber hinaus wirtschaftlich tragfähige Konzepte auch für das stoffliche Recycling zunehmend erforderlich. In diesem Baustein werden die wesentlichen Grundlagen der Werkstoffdegradation infolge von Umwelteinflüssen und der praxisrelevanten Recyclingstrategien vorgestellt.

• Umwelteinflüsse auf Faserverbundwerkstoffe wie Feuchtigkeit, Temperatur und Strahlenbelastung
• Recycling von Faserverbundwerkstoffen
• Kunststoff-Recyclingstrategien wie Bauteilrecycling, stoffliches Recycling, chemisches Recycling und thermische Verwertung
• Absatzmärkte für Recyclate

Praktische Ausbildung (Laborübungen)

Das an den vorangegangenen Tagen erworbene Wissen wird anhand von praktischen Laborübungen im Ausbildungszentrum der Airbus Deutschland GmbH in Stade vertieft.


weitere Informationen unter www.mtec-akademie.de/FC109