Page 41 - ITM Jahresbericht 2021

Aktuelle Forschung – Professur für Entwicklung und Montage von textilen Produkten

Gesamtheitlicher Aufbau Einzelne Lagen

0° 45° 90° 135°

Faserablage der Verstärkung

Nylonschicht

Abb. 2: Prinzipieller Aufbau der Prüfkörper – links gesamtheitlicher Aufbau und rechts zerlegt (geslict) in einzelne
Schichten mit Faserverstärkung im Inneren umschlossen von Nylon / Basic structure of test samples – on the left the
overall structure and on the right disassembled (sliced) into individual layers with fiber reinforcement inside surrounded by
Nylon

Im IGF-Projekt „Entwicklung neuartiger, stichhem- menten. Im ersten Schritt wurden Prüfkörper aus
mender Schutzbekleidung unter Nutzung von end- verschiedenen additiven Materialien und Faserver-
losfaserverstärkter additiver Fertigung“ liegt das stärkungen aus Aramid, Carbon und Fiberglass her-
Forschungsziel in der Entwicklung von neuarti- gestellt.
ger Stichschutzkleidung, bei der sich Funktionalität
(hohe Schutzwirkung) und ein angenehmer Trag- Die Endlosfaserverstärkungen wurden in unter-
komfort (geringe Masse, hohe Flexibilität zur Anpas- schiedlichen Faserorientierungen in die Prüfkörper
sung an die Körperform) nicht widersprechen. Zur verdruckt, um die bestmögliche Schutzwirkung zu
Erreichung des Ziels kommt die additive Fused Fila- erreichen. Abbildung 2 zeigt den strukturellen Auf-
ment Fabrication (FFF) Drucktechnologie zum Ein- bau eines flachen Prüfkörpers aus Nylon-Matrix und
satz. Die Technologie erlaubt es, eine körperform- Faserverstärkung in den wiederholenden Orientie-
abhängige Segmentierung von überlappenden rungen von 0°; 45°; 90° und 135°.
Schutzflächen (Abb. 1) aus Hochleistungsfaserstof-
fen additiv herzustellen. Damit lässt sich Schutzklei- Abbildung 3 zeigt im Schliffbild den strukturel-
dung aufgrund der Segmentierung an die jeweilige len Aufbau der Carbonfaser-Verstärkung in unter-
Körperform anpassen und bietet neben dem Stich- schiedlicher Orientierung, umschlossen von Nylon
schutz einen guten ergonomischen, thermophysio- im Direktdruck auf Textil. Die weißen Segmente im
logischen sowie hautsensorischen Komfort. Schliffbild zeigen die Carbon-Anteile im Nylon (Mikro-
kohlefaser) und in der Faserverstärkung. Je nach
Struktureller Aufbau und Material- Druckrichtung sind die Carbonfasern als Punkte oder
untersuchungen auf dem Fallprüfstand Streifen erkennbar.
Die richtige Wahl der Filamente, deren Volumenan- Verschiedene additiv gefertigte Prüfkörpervarian-
teile von Matrix und Faserverstärkung und der ent- ten (flache und runde Geometrie) mit unterschied-
sprechenden Druckeinstellungen haben einen signi- lichen Materialien und Volumenanteilen von Matrix
fikanten Einfluss auf die Absorption der Stichenergie und Faserverstärkung wurden auf dem instituts-
eines Messers auf die Schutzflächen [2]. Im Projekt eigenen Fallprüfstand in Anlehnung an die Norm
wird der Industriedrucker Mark Two von Markfor- (Klasse K1 – KDIW 2004) der Vereinigung der Prüf-
ged genutzt. Durch den zweiköpfigen Druckkopf ist anstalten für angriffshemmende Stoffe und Bau-
die Verarbeitung von thermoplastischem Kunststoff werke (VPAM) geprüft. Die Klasse schreibt vor, dass
auf Nylon-Basis mit Mikrokohlefasern und zusätzlich die Durchstichtiefe eines genormten Messers durch
eingebrachten Hochleistungsfilamenten wie Aramid die Schutzfläche bei einer auftreffenden Energie von
und Carbon als Verstärkung möglich. Sie bilden die 25 Joule nicht mehr als 20 mm betragen darf.
substanzielle Basis für die Erstellung von Schutzele-

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