 | Danilov M. Energieeffiziente Mikrowellentemperierung von kohlenstofffaserverstärkten Duroplasten: Diss. … Dr-Ing. / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik, Braunschweig. - Köln: DLR, Bibliotheks- und Informationswesen, 2013. - XV, 160 S.: Ill., graph. Darst. - (Forschungsbericht; 2013-15). - ISSN 1434-8454
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Inhaltsverzeichnis .............................................. V
Abbildungsverzeichnis ........................................ VIII
Tabellenverzeichnis .......................................... XIII
Symbolverzeichnis ............................................. XIV
1 Problemstellung .............................................. 1
2 Zielsetzung der Arbeit ....................................... 4
2.1 Energetisches Modell eines Mikrowellenprozesses ......... 4
2.2 Malinahmen zur Steigerung des Energieumsatzes ........... 6
3 Einführung in mikrowellenbasierte Temperierung von
faserverstärkten Kunststoffen ................................ 9
3.1 Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff und seine
herkömmliche Fertigung .................................. 9
3.1.1 Kohlenstofffasern ................................ 9
3.1.2 Kunststoffmatrix ................................ 11
3.1.3 Faserverstärkter Kunststoff als
Konstruktionswerkstoff .......................... 14
3.1.4 Konvektionsbasierte Polymerisation der
kohlenstofffaserverstärkten
Kunststoffbauteile .............................. 15
3.2 Leitergebundene elektromagnetische Wellen .............. 16
3.3 Interaktion der hochfrequenten Felder mit Materie und
Leitungen .............................................. 22
3.3.1 Reflexion ....................................... 23
3.3.2 Dämpfung ........................................ 24
3.4 Mikrowellenbasierte Temperierung ....................... 27
3.4.1 Anlagentechnik zur mikrowellenbasierten
Temperierung .................................... 28
3.4.2 Sicherheit und Qualität mikrowellenbasierter
Temperierungsprozesse ........................... 30
3.4.3 Einfluss der mikrowellenbasierten Temperierung
der CFK auf die resultierenden
Materialeigenschaften ........................... 31
4 Dämpfung des Mikrowellenfeldes im CFK-Laminat ............... 34
5 Hochfrequenztechnische Charakterisierung der CFK-Laminate ... 38
5.1 Messtechnik und -verfahren ............................. 38
5.2 Energetische Kennwerte der CFK-Laminate ................ 42
5.2.1 Reflexionsgrad einlagiger CFK-Laminate bei
variierendem Faserwinkel ........................ 43
5.2.2 Reflexionsgrad zweilagiger CFK-Laminate bei
variierendem interlaminaren Winkel .............. 46
5.2.3 Reflexionsgrad der repräsentativen CFK-
Laminate ........................................ 48
5.2.4 Transmissionsgrad der repräsentativen CFK-
Laminate ........................................ 51
5.2.5 Absorptionsgrad der repräsentativen CFK-
Laminate ........................................ 51
5.3 Diskussion der Ergebnisse .............................. 52
6 Reflexionsarme Prozessierung ................................ 54
6.1 Tunerauslegung ......................................... 54
6.1.1 Einführung in die Theorie der Anpassnetzwerke ... 54
6.1.2 Anforderungen an den Tuner und Tunerkonzept ..... 57
6.1.3 Auslegungsmethode ............................... 60
6.2 Tunervalidierung ....................................... 66
6.3 Diskussion der Ergebnisse .............................. 67
7 Thermische Charakterisierung der CFK-Laminate ............... 69
7.1 Messtechnik und -verfahren ............................. 69
7.2 Erwärmungsverhalten der CFK-Laminate ................... 71
7.2.1 Erwärmungsverhalten zweilagiger CFK-
Laminate bei variierendem interlaminaren
Winkel .......................................... 71
7.2.2 Erwärmungsverhalten mehrlagiger CFK-
Laminate mit steigender Lagenanzahl ............. 74
7.2.3 Erwärmungsverhalten des repräsentativen
CFK-Laminats .................................... 76
7.3 Erwärmungsverhalten der CFK-Laminate bei
reflexionsarmer Prozessierung .......................... 78
7.3.1 Erwärmungsverhalten des repräsentativen
CFK-Laminats bei reflexionsarmer Prozessierung .. 79
7.3.2 Erwärmungsverhalten mehrlagiger CFK-Laminate
mit steigender Lagenanzahl bei reflexionsarmer
Prozessierung ................................... 81
7.3.3 Durchwärmung der CFK-Laminate bei
reflexionsarmer Prozessierung ................... 83
7.4 Diskussion der Ergebnisse .............................. 85
8 Verlustwärmearme Temperierung ............................... 87
8.1 Dämmaßnahmen und ihre Funktionsweise ................... 87
8.2 Auswahl der Dämmmaterialien ............................ 89
8.3 Energiebilanz der mikrowellenbasierten
Temperierungsprozesse mit Dämmmaßnahmen ................ 92
8.3.1 Bewertungskriterien ............................. 93
8.3.2 Energiebilanz des Referenzprozesses ............. 94
8.3.3 Energiebilanz des Prozesses mit extern
wärmegedämmtem Fertigungsaufbau ................. 96
8.3.4 Energiebilanz des Prozesses mit intern und
extern wärmegedämmtem Fertigungsaufbau .......... 99
8.4 Fertigungstechnische Diskussion der Ergebnisse ........ 103
9 Angepasster Fertigungsaufbau und Ausblick .................. 105
9.1 Angepasster Fertigungsaufbau .......................... 105
9.2 Ausblick .............................................. 107
Zusammenfassung ............................................... 109
Quellenverzeichnis ............................................ 111
Anhang A Streuparameter einlagiger Laminate ................... 120
Anhang В Streuparameter zweilagiger Laminate .................. 125
Anhang С Streuparameter achtlagiger Laminate .................. 153
Anhang D Streuparameter Reinharz .............................. 155
Anhang E Streuparameter GFK ................................... 156
Anhang F MATLAB-Code .......................................... 157
Anhang G Streuparameter eines stabmodifizierten
Hohlleiterabschnitts ................................. 160
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