Harze:Tempern/Warmhärten

 

Wie wird am sinnvollsten ein Urmodell erstellt und die Form und das Bauteil daraus getempert?

1. Für Urmodelle nur gut abgelagertes Styropor^® verwenden. Das Material sollte nicht zu leicht sein. PS30 (Raumgewicht 30 kg/m³) hat eine bessere Druckfestigkeit und lässt sich auch wesentlich besser verarbeiten (schleifen etc.) als leichte Styroporsorten. Extrudierte Polystyrolschäume (XPS) wie z.B. Styrodur^®, Roofmate®, etc. eignen sich ebenfalls sehr gut und sind durch ihr geschlossenzelliges und deutlich feinstrukturierteres Gefüge mit erheblich weniger Aufwand zu finishen. 
2. Urmodelle mit GFK beschichten. Für Bauteile im Modellbau genügen meist 2 Lagen 163 g/m² Glasgewebe (wenn nicht zu stark durchgeschliffen wird).
3. Das Laminat mehrere Tage aushärten lassen. Dabei warm lagern (optimal: 25 - 30 °C ­ nicht über 35 °C!)
4. Anschließend komplett mit Polyester-Feinspachtel überspachteln. Gewölbte Formen lassen sich mit einem Gummispachtel sehr sauber und glatt spachteln.
5. 2K-Füller auf Acryl- oder Polyesterbasis verwenden, um noch etwaige Poren zu schließen. 
6. Danach nass schleifen, diesen Arbeitsschritt wenn nötig mehrmals wiederholen.
7. Abschließend mit 2K-Acryllack in einer dunklen Fabre lackieren und wieder mehrere Tage warm lagern. Eventuell mit silikonfreier Politur polieren und mit Lösemittel reinigen.

Wichtig: Lösemittel mehrere Stunden ablüften lassen, bevor die Oberfläche mit dem ersten Wachsauftrag versiegelt wird! An dieser Stelle ergeben sich die häufigsten Entformungsprobleme, da Lösungsmittelreste nicht ausreichend ablüften konnten und in der Folge undefinierte Reaktionen mit den weiterhin aufgetragenen Chemikalien erfolgen!

Formenaufbau 

1. Formenharz --> Kupplungsschicht ---> Hinterbau aus GFK oder Laminierkeramik (Hinweis: es funktioniert bei einem GFK-Hinterbau auch sehr gut ohne Kupplungsschicht, wenn man den Formenharzansatz für die gesamte Form in einer Mischung anrührt und den optimalen Zeitpunkt beim Auftragen des GFK-Hinterbaus trifft. In diesem Fall wird also eine erste Lage dünnes Glasgewebe (z.B. 105 g/m²) direkt auf das klebrig angelierte Fomenharz auflaminiert. Vorteil: Die Form wird leichter, elastischer und hat wesentlich weniger Verzugsneigung. Man hat auch keine Probleme mit Schwindungsmarkierungen, die manchmal nach dem Tempern einer Form auftreten, wenn lokal sehr viel Harz in der Kupplungsschicht war).
2. Form mindestens 2 Tage bei leicht erhöhter Raumtemperatur (nicht unter 20 °C!) härten lassen. Vorher nicht mechanisch belasten! Je länger man mit dem Entformen wartet, desto besser.
3. Nach dem Entformen die Formen wieder Verstiften und Verschrauben und nur sehr vorsichtig tempern. Dabei die Temperatur nur sehr langsam hochfahren und die Formen so lagern, dass sie nicht durch ihr Eigengewicht o.ä. belastet werden. Bei länglichen Formen wäre es optimal, sie aufzuhängen.
4. Nach dem Tempern die Formen langsam abkühlen lassen und zur Bauteilherstellung vorbereiten (evtl. Kanten oder Fehlstellen ausbessern, Trennmittel auftragen).

 

Formenbau: Pal Szabo
gfk.formenbau.pal@t-online.de

 

Warum und wie tempern?

Das Tempern von aus Epoxyd- oder Polyesterharzen gefertigten Faserverbundbauteilen hat mehrere Vorteile:

1. Der Vernetzungsgrad der Harz-/Härter-Moleküle wird deutlich gesteigert, die mechanischen Eigenschaften wie z.B. Festigkeit und Schlägzähigkeit verbessern sich spürbar.
2. Die Glasübergangstemperatur (Tg) steigt mit einer Warmhärtung an. Bei reiner Härtung bei Raumtemperatur werden 50 - 60 °C erreicht. Nach einer entsprechenden Warmhärtung sind bei speziellen Epoxydharzsystemen (Epoxydharz MP Advanced) bis zu 235 °C möglich.
    

Tempern der Bauteile in einer Form

Werden die Bauteile in einer Form getempert, so kann, nach Erreichen der Gelierphase, gleich mit maximaler Temperatur warmgehärtet werden. Bei sehr dicken Laminaten muss allerdings die Exothermie des dabei verwendeten Harzsystems berücksichtigt und gegebenenfalls bis zum Abklingen der größten Reaktionswärme (exothermic peak) gewartet werden.

Tempern der Bauteile außerhalb der Form

Hier sollte mit einer Aufheizrate von maximal 10 K/h (10 °C/h) aufgeheizt und nach dem Halten des Temperaturplateaus auch wieder mit 10 K/h abgekühlt werden. Die Bauteile müssen spannungsfrei gelagert werden, um einen Verzug zu verhindern.
 

Heizmatten

Zum Warmhärten lassen sich auch Heizdecken, Wärmebetten und ähnliche "haushaltsübliche" Produkte verwenden - jedenfalls bedingt, wenn nur erhöhte Temperaturen ohne genaue Steuerung benötigt werden.