Thermoplastische Composites
Entwicklung und Herstellung
CHRISTIAN Composites

Thermoplastische Faserverbundwerkstoffe

Ob spezielle Anwendungsbereiche, besondere Anforderungen an Formgebung und Material 
oder anspruchsvolle Einsatzgebiete - thermoplastische Faserverbundwerkstoffe mit endloser, orientierter Faserverstärkung zeichnen sich durch ihre hervorragenden mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften aus und übertreffen in vielerlei Hinsicht duroplastische Verbundwerkstoffe oder kurzfaserverstärkte Thermoplaste. Aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften eignen sie sich besonders für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Material, Form oder komplexe Anwendungen. Auch die inhärente Recyclingfähigkeit von thermoplastischen Verbundwerkstoffen trägt zu einer nachhaltigeren Nutzung von Ressourcen bei.

Ihr Potenzial kann durch ein tiefes Verständnis und die richtige Kombination ihrer Grundkomponenten voll ausgeschöpft werden. Mit über 50 Jahren Erfahrung auf dem Gebiet der thermoplastischen Kunststoffe bietet Ensinger ein breites Portfolio an Produkten und Dienstleistungen für thermoplastische Verbundwerkstoffe an.
 
Wir entwickeln unsere Produkte, Materialen und Angebote kontinuierlich weiter und ausgestattet mit modernsten Anlagen und Einrichtungen bietet unser Team einen auf Ihre Ansprüche angepassten Kundenservice und technischen Support, um die beste Lösung für Ihre Anwendung zu finden. 


Produktportfolio

Prepreg and Semipreg

Thermoplastische Prepregs und Semipregs werden von uns in unterschiedlichen Polymer- und Gewebekombinationen hergestellt. 

Organobleche

Thermoplastische Organobleche werden aus Prepreg, Semipreg-Material oder im Film-Stacking-Verfahren gefertigt, wobei wir die eingesetzten Komponenten individuell auf Ihren Anwendungsfall anpassen können.

Verbundwerkstoff-Platten

Wir stellen unsere Verbundwerkstoffplatten nach Ihren individuellen Anforderungen her.

Bauteile aus Verbundwerkstoffen

Thermoplastische Faserverbundwerkstoffe können vielfältig eingesetzt werden. Während Organobleche für flache Bauteile prädestiniert sind, lassen sich mit den richtigen Prozessen und Werkzeugen auch geometrisch komplexe oder sogar hohle Strukturen aus thermoplastischen Verbundwerkstoffen herstellen.  Ebenso können Bauteile mit Sichtflächen für visuelle Applikationen hergestellt werden.

Was sind Faserverbundkunststoffe?

Faserverbundwerkstoffe sind auf Grund ihrer herausragenden Eigenschaften bereits jetzt in zahlreichen Anwendungen unverzichtbar. Bisher sind hierbei meist Verbundwerkstoffe aus Kombinationen von endlosen Glasfasern (GFRP) oder Carbon- bzw. Kohlenstofffasern (CFRP) mit einer Polymermatrix wie Epoxidharz, so genannte faserverstärkte Duroplaste, im Einsatz. Duroplaste als Matrixmaterialien können jedoch nicht in allen Fällen den hohen Anforderungen von High-End-Anwendungen gerecht werden. 
 
Eine Familie fortschrittlicher Verbundwerkstoffe bietet vielfältigere Anwendungsmöglichkeiten: Thermoplastische Verbundwerkstoffe. Dabei handelt es sich um faserverstärkte Kunststoffe, die eine thermoplastische Matrix anstelle einer duroplastischen Matrix aufweisen. Thermoplastische Faserverbundwerkstoffe bestehen aus zwei Bestandteilen: Einer Faserverstärkung, in der Regel aus Kohlenstoff- oder Glasfasern, sowie einem Matrixwerkstoff aus thermoplastischem Kunststoff. Durch die Kombination lassen sich die vorteilhaften Eigenschaften der beiden Bestandteile ausnutzen.
 
Die Art der Faser sowie die Faserarchitektur des eingesetzten Verstärkungsstoffs kann dabei maßgeschneidert auf den Anwendungsfall angepasst werden. Als Matrixmaterial können fast alle thermoplastischen Polymere verwendet werden, von Commodities wie Polypropylen bis hin zu Hochleistungskunststoffen wie PEEK. Als Verstärkung sind neben den bekannten Kohle- oder Glasfasern auch andere Fasertypen wie Aramid, Basalt oder Naturfasern verwendbar.

Das Ensinger Composites-Portfolio umfasst eine breite Palette an verschiedenen technischen und Hochtemperatur-Kunststoffen mit Endlosfaserverstärkung aus Kohlefasern, Glasfasern, synthetischen oder Naturfasern. Von Materialien wie Prepregs und Organoblechen über Lagerformen wie Platten bis hin zu maßgeschneiderten Produkten - Unsere Experten begleiten Sie mit Fachkompetenz und langjähriger Erfahrung auf dem Gebiet der hochwertigen Verbundwerkstofflösungen.

Materialkombinationen

Thermoplastische Hochleistungs-Faserverbundkunststoffe sind in zahlreichen Materialkombinationen erhältlich, die es ermöglichen, den Verbundwerkstoff maßgeschneidert auf die jeweilige Anwendung anzupassen:

Matrixwerkstoffe

Von PP über PC bis hin zu PEEK können fast alle thermoplastischen Polymere als Matrixmaterial verwendet werden.

  • Bio-basierte, biologisch abbaubare Polymere
  • Polypropylen (PP),
  • Polyamid 6 (PA 6),
  • Polyoxymethylen (POM),
  • Polybuthylenterephthalat (PBT),
  • Polyamid 66 (PA 66),
  • Polycarbonat (PC),
  • Styrolacrylnitril (SAN),
  • Polyetherimid (PEI),
  • Polyphenylensulfid (PPS),
  • Polyethersolfon (PES)
  • Low-melt Polyaryletherketon (LM-PAEK)
  • Polyetheretherketon (PEEK),
  • Polyetherketonketon (PEKK).

Verstärkungsstoffe & Fasern

Die Verstärkungsstoff können verschiedene Gewebestrukturen eingesetzt werden. Die Art der Faser sowie die Webart sind dabei für den jeweiligen Anwendungsfall anpassbar.

  • GFRP: Glasfaserverstärkter Kunststoff (Glasfasergewebe),
  • CFRP: Carbon- oder Kohleverstärkter Kunststoff (Gewebe aus Kohlenstofffasern),
  • Synthetische Fasern wie Aramid
  • Naturfasergewebe wie Basalt oder Flax

Ensinger bietet auch Composites Materialien mit speziellen Kunststoffen, Formulierungen und Blends an, unter anderem:

  • Medical Grade PEEK
  • Flammresistentes Polycarbonat für die Verwendung im Flugzeuginnenraum
  • Composites mit niederschmelzendem Polyaryletherketon PAEK (LM-PAEK)

Vorteile Thermoplastischer Verbundwerkstoffe bei anspruchsvolle Anwendungen

Thermoplastische Faserverbundkunststoffe haben einzigartige Eigenschaften und viele Vorteile gegenüber unverstärkten und kurzfaserverstärkten Kunststoffen sowie gegenüber faserverstärkten Duromeren.
  • Durch ihre deutlich höhere Schlagzähigkeit und damit höhere Schadenstoleranz sind thermoplastische Verbundwerkstoffe wesentlich besser für Anwendungen in rauen Umgebungen geeignet als Duroplaste. Darüber hinaus sorgt die hohe Bruchdehnung der Thermoplaste für ein zähes, nicht sprödes Bruchverhalten. Für einige Anwendungen kann auch die Eigenschwingungsdämpfung der Matrix ein relevanter Vorteil sein.
  • Der Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen ermöglicht ein wesentlich geringeres Gewicht im Vergleich zu Metallen und Metalllegierungen bei gleicher Steifigkeit bzw. Festigkeit. Durch den Einsatz von endlosen, orientierten Fasern haben Faserverbundkunststoffe eine wesentlich höhere spezifische Festigkeit und Steifigkeit als kurzfaserverstärkte oder unverstärkte Kunststoffe. Platten aus thermoplastischem Faserverbundkunststoff haben beispielsweise eine Dichte zwischen 1,3 und 1,8 g/cm³ und damit ein ähnliches spezifisches Gewicht wie unverstärkte oder mit Kurzfasern verstärkte Platten. Durch die Verstärkungsfasern werden die mechanischen Eigenschaften jedoch drastisch erhöht und erreichen ein metallähnliches Niveau. Im Vergleich zu unverstärkten Polymerplatten erreichen endlosfaserverstärkte Platten z.B. 5-mal höhere Werte für die Zugfestigkeit und den Elastizitätsmodul.
  • Lagenaufbau und lokale Verstärkungen können an die Ansprüche des jeweiligen Projekts maßgeschneidert angepasst werden kann. Auch Form und Faserrichtung können individuell angepasst und somit flexibel gestaltet werden. 
  • Während Metalle nicht in allen Anwendungsbereichen eingesetzt werden können, sind thermoplastische Verbundwerkstoffe - abhängig vom eingesetzten Polymer - auch in rauen Umgebungen besonders beständig. PPS und PEEK sind hier besonders geeignet. Je nach Einsatzbereich kommen Polymere mit hoher chemischer oder physikalischer Beständigkeit oder geringer Feuchtigkeitsaufnahme zur Anwendung.
  • Thermoplastische Kunststoffe behalten ihre mechanischen Eigenschaften auch bei höheren Temperaturen bei - thermoplastische Verbundwerkstoffe sind somit auch in anspruchsvolleren Wärmeumgebungen stabil und zuverlässig. Endlosfaserverstärkte Thermoplaste weisen extrem niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) in einem Bereich von etwa 5x10-6 K-1 auf. Diese Eigenschaft ist von großer Bedeutung für Anwendungen, bei denen die Bauteile Temperaturschwankungen über einem weiten Bereich ausgesetzt sind und eine hohe Präzision erforderlich ist. 
  • Im Vergleich zu unverstärkten oder kurzfaserverstärkten Polymeren besitzen endlosfaserverstärkte Materialien eine deutlich höhere Kriechfestigkeit und damit verbunden auch ein verbessertes Ermüdungsverhalten auf. 
  • Thermoplastische Faserverbundkunststoffe weisen durch ihre intrinsische Eigendämpfung hervorragende schwingungsdämpfende Eigenschaften auf. Dies kann insbesondere bei Anwendungen, bei denen Vibrationen gefiltert werden müssen, von Vorteil sein.

Vorteile in der Verarbeitung thermoplastischer Verbundwerkstoffe

  • Hochleistungs-Duromere benötigen oft mehrere Stunden zum Aushärten und erfordern hohen manuellen Aufwand beim Herstellungsprozess. Thermoplastische Verbundwerkstoffe benötigen keine chemische Aushärtung und können so die Prozesszeiten auf wenige Minuten reduzieren. Thermoplastische Verbundwerkstoffe ermöglichen eine automatisierte Fertigung und machen die Produktion von hohen Stückzahlen mit gleichbleibender Qualität möglich. Somit sind auch qualitativ hochwertige Serienfertigungen problemlos möglich.
  • Thermoplastische Faserverbundkunststoffe können bei Raumtemperatur gelagert und transportiert werden. Darüber hinaus sind sie quasi unbegrenzt lagerfähig.
  • Thermoplastische Verbundwerkstoffe erweichen, wenn die Verbundteile auf hohe Temperaturen erhitzt werden. Sie sind schnell und reproduzierbar umformbar und schweißbar.
  • Duroplastische Verbundwerkstoffe härten durch den eingesetzten Vernetzungsmechanismus dauerhaft aus und können somit nicht wiederverwendet werden. Thermoplastische Verbundwerkstoffe bieten hier Vorteile im Hinblick auf ressourcenschonenden Materialeinsatz: Das Material kann durch Schmelzen und gegebenenfalls Häckseln wiederverwendet werden und bietet somit eine Möglichkeit zum Werkstoffrecycling, sowohl auf Material- als auch auf Bauteilebene.
  • Bei der Verarbeitung von thermoplastischen Verbundwerkstoffen werden keine VOCs freigesetzt, denn die Materialien sind lösungsmittelfrei.

Wo & wie wir herstellen: Der Ensinger-„One-Stop-Shop“

Bei Ensinger decken wir die gesamte Prozesskette in unserem Haus ab - vom Rohmaterial bis hin zum fertigen Bauteil. Das Portfolio erstreckt sich dabei von Pulvern, Semipregs, Prepregs, Organoblechen, formgepressten Verbundwerkstoff-Platten und Fertigteilen bis hin zu Kundenentwicklungsprojekten, die mit vielfältigen Werkstoffkombinationen realisiert werden.

Für die Weiterverarbeitung von Semipregs, Prepregs oder Organoblechen zu thermoplastischen Verbundbauteilen stehen wir Ihnen mit hoher Kompetenz zur Seite. Über 15 Jahre Erfahrung in der Verarbeitung von thermoplastischen Faserverbundkunststoffen sowie in der Entwicklung der dazugehörigen Prozesse und Werkzeuge machen uns zum kompetenten Partner für ihre Anwendung. 

Alle unsere Anlagen können auch für eine Lohnfertigung (Tolling) angefragt werden. 

Prepreg und Semipregs

Klicken Sie hier für weitere Informationen über unsere prepregs & semipregs.

 

Organobleche

IWenn Sie nach konsolidierten mehrschichtigen thermoplastischen Organoblechen suchen, besuchen Sie bitte unsere Organoblech-Seite


Industrien

Thermoplastische Verbundwerkstoffe für die Luft- und Raumfahrt

Matrixwerkstoffe wie PEEK, PEI und PPS werden bereits für Bauteile in der Luftfahrt verwendet, z. B. für Klammern, Clips und Bauteile für den Innenraum. Durch das Know-how von Ensinger ist die Herstellung geometrisch komplexer Teile auf Basis der oben genannten Materialien möglich und eröffnet neue Möglichkeiten im Bauteildesign.

Thermoplastische Verbundwerkstoffe für die Automobilindustrie

Thermoplastische Faserverbundkunststoffe eignen sich für Prozesse mit kurzen Zykluszeiten und sind daher ideal für semistrukturelle und strukturelle Anwendungen in der Automobilindustrie, wie z. B. Panels, Batteriegehäuse oder Unterböden.

Thermoplastische Verbundwerkstoffe für den Maschinenbau

Die industriellen Anwendungen von thermoplastischen Verbundwerkstoffen sind vielfältig. Sie zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht und ihre hohe Steifigkeit aus, aber auch durch die Anpassungsfähigkeit ihrer Eigenschaften. Der niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient von Verbundwerkstoffen ermöglicht enge Toleranzen in einem weiten Temperaturbereich, z.B. für Handlingrobotersysteme.

Thermoplastische Verbundwerkstoffe für medizinische Anwendungen

Die inhärente Festigkeit, das geringe Gewicht und die chemische Beständigkeit von thermoplastischen Verbundwerkstoffen auf der Basis von PEEK und PEKK machen sie zu idealen Kandidaten für Anwendungen wie chirurgische Instrumente, die eine hohe Festigkeit und Steifigkeit, Röntgentransparenz und Beständigkeit gegen härteste Sterilisationszyklen erfordern.

Thermoplastische Verbundwerkstoffe für die Öl- und Gasindstrie

Dank der hervorragenden chemischen und thermischen Beständigkeit einiger thermoplastischer Polymere in Verbindung mit den mechanischen Eigenschaften von Faserverbundkunststoffen können neue Anwendungen für die Öl- und Gasindustrie erschlossen werden, die mit anderen Werkstoffen nicht möglich wären.

Thermoplastische Verbundwerkstoffe für Sport und Freizeit

Die intrinsische Zähigkeit von thermoplastischen Verbundwerkstoffen ist eine willkommene zusätzliche Eigenschaft für all jene Sportartikel, die während des Betriebs der Gefahr von Stößen und Stürzen ausgesetzt sind, wie z. B. Mountainbike-Komponenten.
Darüber hinaus ermöglicht der automatisierte Herstellungsprozess eine hohe und stringente Qualität sowie kosteneffiziente Herstellung.


Kontakt

Sie können uns persönlich, über unser Kontaktformular, per E-Mail an [obfemailstart]Y29tcG9zaXRlc0BlbnNpbmdlcnBsYXN0aWNzLmNvbQ==[obfemailend] oder telefonisch unter +49 171 8414506 erreichen.