top of page

#Blogs: Werkzeug- & Vorrichtungsbau

Resin Transfer Molding - RTM

Ein innovatives Verfahren zur Herstellung von Faserverbund Serienteilen

Was ist das RTM Verfahren?

Beim RTM-Verfahren wird ein Rohling (3D Preform) aus Fasern in eine geschlossene Form (Formwerkzeug) eingelegt und anschließend unter Druck mit einem flüssigen Harzsystem infiltriert. Durch die Aushärtung des Harzes entsteht ein starkes, leichtes und strukturell festes Bauteil. Typische Fasermaterialien, die beim RTM-Verfahren zum Einsatz kommen, sind Glas- oder Kohlefasern (CFK Bauteile). Harzsysteme können aus Epoxid-, Polyester- oder Vinylesterharzen bestehen, je nach den spezifischen Anforderungen an das Endprodukt.

RTM-Verfahren-1.png

Quelle: Wikipedia

Der Ablauf des RTM Verfahrens?

  • Vorbereitung der Form und der Verstärkungsmaterialien: Zunächst wird die Form vorbereitet und mit Trennmittel beschichtet, um eine problemlose Entformung zu gewährleisten. Die Verstärkungsfasern werden als Matten oder Gewebe in die Form eingelegt, die das spätere Bauteil verstärken.

  • Form schließen und Vakuum anlegen: Die Form wird geschlossen, und es wird ein Vakuum angelegt, um eine gleichmäßige Verteilung des Harzes zu gewährleisten und Lufteinschlüsse zu vermeiden.

  • Injektion des Harzes: Das Harz wird in die Form injiziert und verteilt sich gleichmäßig durch das Vakuum. Es durchtränkt die Faserstruktur vollständig und erreicht auch schwer zugängliche Bereiche.

  • Aushärten: Nach der vollständigen Infiltration härtet das Harz bei Raumtemperatur oder in einem Ofen aus, je nach den verwendeten Materialien und Anforderungen.

  • Entformung und Nachbearbeitung: Nach der Aushärtung wird das Bauteil aus der Form genommen und kann gegebenenfalls nachbearbeitet oder lackiert werden, um es auf die endgültige Nutzung vorzubereiten.

RTM-Verfahren-2.jpg

Die Vorteile des RTM Verfahrens für CFK-Bauteile

  • Geringe Kosten: Das Resin Transfer Molding (RTM) Verfahren ermöglicht eine kostengünstige Herstellung von Faserverbundbauteilen, da weniger Material und Energie benötigt werden im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren

  • Hohe Festigkeit: Durch die Verwendung von hochfesten Fasern wie Glasfasern oder Kohlenstofffasern in Kombination mit einem Harz können Bauteile mit hoher Festigkeit und Steifigkeit hergestellt werden

  • Komplexe Geometrien: Das RTM Verfahren ermöglicht die Herstellung von Bauteilen mit komplexen Geometrien und dünnen Wandstärken, die mit anderen Verfahren nur schwer umsetzbar sind

  • Geringes Gewicht: Faserverbundbauteile, die mit dem RTM Verfahren hergestellt werden, sind leichter als vergleichbare Bauteile aus Metall, was zu einer Gewichtsreduzierung des Gesamtprodukts führt

  • Gute Oberflächenqualität: Mit dem RTM Verfahren können Bauteile mit einer hochwertigen Oberflächenqualität hergestellt werden, die keine Nacharbeit erfordert

  • Umweltfreundlichkeit: Das RTM Verfahren ist umweltfreundlicher als andere Herstellungsverfahren, da weniger Abfall anfällt und der Energieverbrauch geringer ist

  • Skalierbarkeit: Das RTM Verfahren kann für die Herstellung von kleinen bis hin zu großen Bauteilen angewendet werden und ist daher besonders flexibel in der Anwendung

Herausforderungen beim RTM Prozess

RTM Werkzeug:

Die Entwicklung geeigneter Werkzeuge stellt eine weitere Herausforderung dar:

  • Präzision: Werkzeuge müssen eine hohe Konturgenauigkeit und Oberflächengüte garantieren.

  • Stabilität: Sie müssen dem Injektionsdruck standhalten und ausreichende Schliesskraft und Steifigkeit aufweisen.

  • Temperaturmanagement: Die präzise Kontrolle und gleichmäßige Verteilung der Temperatur im Werkzeug ist essenziell für eine optimale Aushärtung des Harzes.

  • Angusssystem: Neben Positionierung und Gestaltung der Injektionspunkte können weitere Verbesserungen durch Spaltimprägnierung bzw. Spaltinjektion erzielt werden

  • Abdichtung: Ein kritischer Faktor für Qualität und Standzeit der Werkzeuge

  • Entlüftung: Entlüftungskanäle müssen sorgfältig geplant werden, um Lufteinschlüsse zu vermeiden und eine vollständige Füllung der Kavität zu gewährleisten.

  • Effizienz: Schnelle Öffnungs- und Schließmechanismen sind erforderlich, um kurze Taktzeiten zu ermöglichen.

  • Integrierte Sensorik: Moderne RTM-Werkzeuge können mit Sensoren ausgestattet sein, die Druck, Temperatur und Fließfront des Harzes in Echtzeit überwachen.

1903-TOP-Micado-Porsche-Werkzeug-0026 (Groß).jpg

Quelle: MICADO | Werkzeug- & Vorrichtungsbau

Automatisierung von Resin Transfer Molding:

Die Implementierung von Automatisierungslösungen ist wichtig für die Wirtschaftlichkeit, stellt aber auch Herausforderungen dar:

  • Komplexität: Die Integration verschiedener Prozessschritte in eine automatisierte Fertigungslinie kann technisch anspruchsvoll sein.

  • Flexibilität: Automatisierte Systeme müssen flexibel genug sein, um verschiedene Bauteilgeometrien und -größen zu verarbeiten

RTM-Verfahren-3.jpg

Quelle: Langzauner

Qualitätssicherung

Die Entwicklung effektiver Methoden zur Qualitätskontrolle ist entscheidend:

  • Inline-Prüfung: Die Implementierung von Prüfverfahren, die direkt in den Produktionsprozess integriert sind, kann herausfordernd sein.

  • Fehlererkennung: Die zuverlässige Erkennung von Fehlstellen wie Poren oder Delaminationen ist kritisch für die Bauteilqualität.
     

Die Bewältigung dieser Herausforderungen erfordert eine sorgfältige Planung und kontinuierliche Optimierung des RTM-Prozesses. Durch die Adressierung dieser Punkte kann die RTM-Technologie ihr volles Potenzial für die wirtschaftliche Serienfertigung von hochwertigen Faserverbundbauteilen entfalten.

Fazit

Das Resin Transfer Moulding Verfahren ist ein innovatives und effizientes Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Bauteilen, das sich vor allem durch seine hohe Präzision, Stabilität und Umweltvorteile auszeichnet. Durch die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten und die Fähigkeit, Gewicht und Festigkeit zu optimieren, hat das RTM-Verfahren eine vielversprechende Zukunft in verschiedenen High-Tech-Industrien.

bottom of page