Prozessspezifische Einflussgrößen auf die Morphologie kontinuierlich faserverstärkter thermoplastischer Halbzeuge und deren Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften

Der Einsatz faserverstärkter Thermoplaste in der Luft- und Raumfahrt bietet ein hohes Potenzial zur Reduktion des Systemgewichtes und der unmittelbar damit verbundenen Betriebskosten. Die große Herausforderung besteht hierbei in den hohen Qualitätsanforderungen an die fertigen Bauteile, den Herstellungsprozess sowie die Materialien und Halbzeuge selbst. Da die thermoplastische Matrix in den einzelnen Schritten der Prozesskette zur Bauteilherstellung mehrmals aufgeschmolzen und wieder abgekühlt wird, stellen sich die resultierenden Eigenschaften erst im finalen Schritt der Prozesskette ein.
In diesem Kontext werden im Rahmen der vorliegenden Arbeit zwei qualitätsrelevante Morphologiemerkmale, die Porosität und der Kristallisationsgrad, entlang einer Prozesskette auf Basis der Verarbeitung von unidirektional faserverstärkten thermoplastischen Tapes untersucht. Dabei ist es das zentrale Ziel, prozessübergreifende Parameter zu identifizieren, welche die Merkmale beeinflussen und deren Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften zu bewerten. In einem ganzheitlichen Ansatz wird dazu zunächst das Ausgangsmaterial charakterisiert. Für jedes Merkmal wird anschließend separat in den einzelnen Prozessschritten ermittelt, welche prozessspezifischen Parameter relevant sind und wie sich diese im jeweiligen Schritt auf das entsprechende Merkmal auswirken. Der Zusammenhang der Morphologiemerkmale mit den mechanischen Eigenschaften wird abschließend auf Basis einer Charakterisierung ausgewählter mechanischer Kennwerte bewertet.