Wie berechnet man den Harzfluss (%) bei Prepregs mit Beispiel?

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Wie berechnet man den Harzfluss (%) bei Prepregs mit Beispiel?

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Warum ist der Harzfluss bei LM-PAEK Tape mit P-Sizing-Faser (PPS, PEI) größer als bei ungesizter Faser?

Wie berechnet man den Faservolumenanteil?

Wie berechnet man die theoretische Dicke von Laminaten?

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Der Harzfluss (englisch: resin flow) bei Prepregs beschreibt, wie viel Harz während des Pressvorgangs aus dem Prepreg austritt. Er wird meist als Prozentsatz des ursprünglichen Prepreg-Gewichts angegeben. Die Berechnung erfolgt nach einer standardisierten Methode, z. B. nach DIN EN 2559. **Berechnung des Harzflusses:** 1. **Wiegen des Prepregs vor dem Pressen:** \( m_1 \) = Anfangsgewicht des Prepregs (in g) 2. **Pressen des Prepregs:** Das Prepreg wird unter definierten Bedingungen (Druck, Temperatur, Zeit) zwischen zwei Folien gepresst. Das überschüssige Harz fließt heraus. 3. **Wiegen des Prepregs nach dem Pressen:** \( m_2 \) = Gewicht des Prepregs nach dem Pressen (in g) 4. **Berechnung des Harzflusses:** \[ \text{Harzfluss (\%)} = \frac{m_1 - m_2}{m_1} \times 100 \] **Beispiel:** - Anfangsgewicht des Prepregs (\( m_1 \)): 100 g - Gewicht nach dem Pressen (\( m_2 \)): 92 g \[ \text{Harzfluss (\%)} = \frac{100\,\text{g} - 92\,\text{g}}{100\,\text{g}} \times 100 = \frac{8\,\text{g}}{100\,\text{g}} \times 100 = 8\,\% \] **Erklärung:** In diesem Beispiel beträgt der Harzfluss 8 %. Das bedeutet, dass 8 % des ursprünglichen Prepreg-Gewichts als Harz während des Pressvorgangs ausgetreten sind. **Hinweis:** Die genauen Prüfbedingungen (z. B. Temperatur, Druck, Zeit, Art der Trennfolie) sind in der jeweiligen Norm (z. B. DIN EN 2559) festgelegt und sollten für vergleichbare Ergebnisse eingehalten werden.

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Der Harzfluss (Resin Flow) bei einem LM-PAEK-Tape mit einer P-Sizing-Faser (z. B. PPS, PEI) kann größer sein als bei demselben Tape mit einer ungesizten (unzized) Faser, weil das Sizing (al... [mehr]

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Der Harzfluss (Resin Flow) bei einem LM-PAEK-Tape mit einer P-Sizing-Faser (z. B. PPS, PEI) kann größer sein als bei demselben Tape mit einer ungesizten (unzized) Faser, weil das Sizing (also die Beschichtung der Faser) einen entscheidenden Einfluss auf die Benetzung und das Fließverhalten des Matrixharzes hat. **Hintergrund:** - **Sizing** ist eine dünne Beschichtung auf den Fasern, die deren Oberflächeneigenschaften gezielt verändert. P-Sizing (z. B. auf Basis von PPS oder PEI) ist speziell auf thermoplastische Matrizes abgestimmt. - **Unzized Fasern** besitzen eine „nackte“ Oberfläche, die oft weniger kompatibel mit der Matrix ist. **Gründe für den größeren Harzfluss bei P-Sizing:** 1. **Bessere Benetzung:** Das Sizing verbessert die Benetzbarkeit der Faser durch das LM-PAEK-Harz. Das Harz kann leichter an und zwischen die Fasern fließen, weil die Oberflächenspannung reduziert wird. 2. **Geringerer Widerstand:** Die Grenzfläche zwischen Faser und Matrix ist durch das Sizing „gleitfähiger“. Das Harz kann sich beim Erwärmen und unter Druck besser verteilen. 3. **Weniger Faser-Matrix-Haftung während der Verarbeitung:** P-Sizing ist so formuliert, dass es während der Verarbeitung (z. B. beim Tapelegen oder Konsolidieren) nicht sofort eine sehr starke Bindung mit der Matrix eingeht. Das ermöglicht dem Harz, sich zunächst gut zu verteilen, bevor es beim Abkühlen aushärtet. 4. **Unzized Fasern können Harzfluss hemmen:** Ohne Sizing kann es zu einer schlechteren Benetzung kommen. Das Harz haftet schlechter an der Faser, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung und damit zu geringerem Fluss führen kann. Außerdem können unzized Fasern durch ihre raue Oberfläche das Harz stärker „festhalten“. **Fazit:** Das P-Sizing wirkt wie ein „Schmiermittel“ zwischen Faser und Matrix, was den Harzfluss während der Verarbeitung erhöht. Unzized Fasern bieten mehr Widerstand, was den Fluss hemmt. **Weiterführende Informationen:** - [Was ist Sizing? (Composites United)](https://composites-united.com/lexikon/sizing/) - [Thermoplastische Tapes und Sizing (Fraunhofer ICT)](https://www.ict.fraunhofer.de/de/kompetenzen/kunststoffverarbeitung/leichtbau/thermoplastische-tapes.html)

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Der Faservolumenanteil (englisch: fiber volume fraction, kurz **Vf**) ist ein wichtiger Kennwert bei Faserverbundwerkstoffen. Er gibt an, wie viel Volumenanteil die Fasern im Vergleich zum Gesamtvolum... [mehr]

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Der Faservolumenanteil (englisch: fiber volume fraction, kurz **Vf**) ist ein wichtiger Kennwert bei Faserverbundwerkstoffen. Er gibt an, wie viel Volumenanteil die Fasern im Vergleich zum Gesamtvolumen des Verbundwerkstoffs einnehmen. **Berechnung des Faservolumenanteils:** Die allgemeine Formel lautet: \[ Vf = \frac{V_f}{V_{gesamt}} \] wobei - \( V_f \) = Volumen der Fasern - \( V_{gesamt} \) = Gesamtvolumen des Verbundwerkstoffs Da das Volumen oft nicht direkt gemessen werden kann, wird der Faservolumenanteil meist über die Massen und Dichten berechnet: \[ Vf = \frac{\frac{m_f}{\rho_f}}{\frac{m_f}{\rho_f} + \frac{m_m}{\rho_m}} \] wobei - \( m_f \) = Masse der Fasern - \( \rho_f \) = Dichte der Fasern - \( m_m \) = Masse der Matrix (z.B. Harz) - \( \rho_m \) = Dichte der Matrix **Schritt-für-Schritt-Anleitung:** 1. **Masse der Fasern (\( m_f \))** bestimmen (z.B. durch Wiegen des trockenen Gewebes). 2. **Masse der Matrix (\( m_m \))** bestimmen (z.B. durch Differenz oder direktes Wiegen). 3. **Dichte der Fasern (\( \rho_f \))** und **Dichte der Matrix (\( \rho_m \))** nachschlagen (Herstellerangaben). 4. Werte in die obige Formel einsetzen. **Beispiel:** - Masse Fasern: 200 g - Masse Matrix: 100 g - Dichte Fasern: 2,5 g/cm³ - Dichte Matrix: 1,2 g/cm³ \[ Vf = \frac{\frac{200}{2,5}}{\frac{200}{2,5} + \frac{100}{1,2}} = \frac{80}{80 + 83,33} = \frac{80}{163,33} \approx 0,49 \] Der Faservolumenanteil beträgt also ca. 49 %. **Weitere Informationen und einen Online-Rechner findest du hier:** [Toray Composite Property Translator (CPT)](https://www.toraytac.com/resources/Calculators/CPT) Dort kannst du die Werte direkt eingeben und den Faservolumenanteil berechnen lassen.

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Die theoretische Dicke von Laminaten wird berechnet, indem die Dicken aller einzelnen Lagen (Plies) und die Dicke des Harzfilms zwischen den Lagen addiert werden. Die Berechnung erfolgt meist nach fol... [mehr]

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Die theoretische Dicke von Laminaten wird berechnet, indem die Dicken aller einzelnen Lagen (Plies) und die Dicke des Harzfilms zwischen den Lagen addiert werden. Die Berechnung erfolgt meist nach folgender Formel: **Theoretische Dicke = Anzahl der Lagen × Einzellagendicke + (Anzahl der Lagen – 1) × Harzfilmdicke** Im Detail: 1. **Einzellagendicke bestimmen:** Die Dicke einer einzelnen Lage ergibt sich aus dem Flächengewicht des Gewebes (g/m²), der Faserart und der Faservolumenkonzentration. Formel: \[ d_{\text{Lage}} = \frac{\text{Flächengewicht}}{\text{Faserdichte} \times \text{Faservolumenanteil}} \] Beispiel: - Flächengewicht: 200 g/m² - Faserdichte (z.B. Glasfaser): 2,55 g/cm³ - Faservolumenanteil: 0,5 (50 %) \[ d_{\text{Lage}} = \frac{200}{2{,}550 \times 0{,}5} = 0{,}157 \text{ mm} \] 2. **Anzahl der Lagen:** Die Anzahl der Lagen wird durch das Laminatdesign vorgegeben. 3. **Harzfilm zwischen den Lagen:** Bei manchen Herstellungsverfahren (z.B. Prepregs) ist der Harzanteil bereits enthalten, bei anderen (z.B. Handlaminieren) kann ein zusätzlicher Harzfilm zwischen den Lagen entstehen. 4. **Gesamtdicke berechnen:** Die theoretische Dicke ist die Summe aller Einzellagendicken und ggf. der Harzfilme. **Beispielrechnung:** - 5 Lagen, Einzellagendicke 0,15 mm, Harzfilm 0,02 mm zwischen den Lagen \[ \text{Theoretische Dicke} = 5 \times 0{,}15\,\text{mm} + 4 \times 0{,}02\,\text{mm} = 0{,}75\,\text{mm} + 0{,}08\,\text{mm} = 0{,}83\,\text{mm} \] **Hinweis:** Die tatsächliche Dicke kann durch Fertigungstoleranzen, Harzüberschuss oder Lufteinschlüsse abweichen. Weitere Informationen findest du z.B. bei [Composite World](https://www.compositesworld.com/) oder in den technischen Datenblättern der Faser- und Harzhersteller.