Fraunhofer-Institut: Recyclebares Reparatur-Patch

Aufwändige Reparaturprozesse an beschädigten Leichtbaukomponenten deutlich beschleunigen und vereinfachen soll eine neue Reparaturlösung, die vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung IFAM entwickelt worden ist.

Ein thermoformbares und kreislauffähiges Reparatur-Patch lasse sich dabei auf den defekten Bereich drücken und erhalte seine Endfestigkeit in nur 30 Minuten. Es handle sich um einen neuartigen faserverstärkten Kunststoff mit breitem Anwendungsfeld.

Bislang sei den Forschenden zufolge die Reparatur von Faserverbund-Leichtbauteilen, etwa in Flügeln, Rumpfabschnitten, Heckflächen und Türen von Flugzeugen, zeit- und kostenintensiv gewesen – mit mehreren Arbeitsschritten.

Zeit, Energie und Lagerkosten sparen

Üblicherweise werde der beschädigte Bereich in einem aufwändigen Nasslaminierverfahren oder durch oberflächlich aufgebrachte Faserverbundkunststoffe (FVK) oder Aluminiumstrukturen, sogenannte Doppler, wiederhergestellt. Dies erfordere aber ein langwieriges Aushärten und zusätzliche Klebstoffe.

Das neue Patch bestehe aus dynamischen Polymernetzwerken, sogenannten Vitrimeren, und soll die Reparatur auf 30 Minuten verkürzen. Der polymerisierte Kunststoff schmilzt den Forschenden zufolge nicht auf und verhält sich auch sonst nicht wie ein klassisches Harzsystem im Nasslaminierverfahren. Das Material soll sich lokal erwärmen lassen und das ausgehärtete Patch sich im erwärmten Zustand an die zu reparierende Stelle anpassen lassen.

Bei Raumtemperatur weise das Polymer duromere Eigenschaften auf, dies soll zu einem klebfreien und lagerstabilen Patch führen und Energie sparen, da das Patch bei Raumtemperatur ohne Kühlung gelagert werden kann – zu Gunsten geringerer Lagerkosten.

Das Patch könne durch Druck auf das zu reparierende Leichtbauteil angebracht werden. Es entfalle der Umgang mit reaktiven Gefahrstoffen, wie er bei klassischen Harzsystemen erforderlich sei. Bei Bedarf ist den Angaben zufolge zudem ein rückstandsfreies Ablösen möglich.

„Mit unserem klebfreien, lagerstabilen faserverstärkten Patch ist eine direkte Reparatur beschädigter Verbundwerkstoffe und Hybridstrukturen möglich. Dank der vitrimeren Natur des Polymers verhält sich der Patch bei der Lagerung wie ein herkömmlicher Duromerverbundwerkstoff, lässt sich jedoch durch einfaches Erhitzen leicht und sauber fügen, ohne dass weitere Klebstoffe erforderlich sind“, erklärt Dr. Katharina Koschek, Bereichsleiterin Kleben und Polymere Werkstoffe am Fraunhofer IFAM in Bremen.