Verfahren im Kunststoffbootsbau

Neben der Auswahl der Materialien hat im Kunststoffbootsbau auch die Art und Weise, wie diese verarbeitet werden, einen Einfluss auf die Qualität und Belastbarkeit der Bauteile

Die Technik hat sich in den letzten Jahrzehnten seit der Etablierung moderner Verbundwerkstoffe rasant entwickelt und entwickelt sich auch immer weiter. Eine der entscheidenden Zielsetzungen war dabei immer: Eine Methode zu entwickeln, bei der möglichst gleichbleibend und reproduzierbar ein optimales Verhältnis von Harzmatrix und Faserarmierung erzeugt werden kann.

Handauflegeverfahren

Das Handauflegeverfahren ist quasi die klassische Form des Kunststoffbootsbaus und wie der Name schon sagt, ist Handarbeit der entscheidende Aspekt daran. Nach dem Auftragen des Gelcoats in die Form – ebenfalls per Hand mit Rolle und Feinschichtpinsel, aber heute meist im Spritzverfahren – wird nach den Angaben des Laminatplans Glaslage um Glaslage per Hand in die Form eingelegt und mit der Harzrolle und Pinsel ebenfalls von Hand getränkt. Dabei muss der Laminierer auf einen gleichmäßigen Auftrag des Materials achten, der nicht zu groß, aber natürlich auch nicht zu gering sein darf.

Anschließend werden mit speziellen Scheibenrollern die Luftblasen aus den Harzmatten herausgearbeitet. Eine Arbeit, bei der mit Umsicht gearbeitet werden muss, um ein qualitativ gutes Ergebnis zu erzielen, denn Luftblasen bedeutet Osmosegefahr. Beim Handauflegeverfahren sind die Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Belüftung wichtig, aber in erster Linie kommt es neben der Qualität des Materials auf das Können und die Sorgfalt des Laminierers an, wenn am Ende des Verarbeitungsprozesses ein hochwertiges und dauerhaft haltbares Laminat stehen soll.

Die Vorteile des Verfahrens sind, dass es kostengünstig und sehr flexibel ein- und umsetzbar ist, und auch schwierige und komplexe Formen laminiert werden können. Nachteile sind die Belastungen der Umwelt und der Arbeiter durch Emissionen aufgrund der Styrol-Ausdünstungen der Poly- oder Vinylester-Harze, sowie eventuelle Qualitätsschwankungen, die durch ungleichmäßiges Arbeiten oder mangelnde Sorgfalt auftreten können.

Zudem ist der auf diese Weise zu erreichende prozentuale Gewichtsanteil der Fasern des Laminates zwangsläufig nur mit großen Toleranzen einzuhalten und liegt im Vergleich zu den anderen Verfahren mit 30 bis 35 Prozent recht niedrig, da die Harzmatrix zumeist eher großzügiger aufgetragen wird, um Lufteinschlüsse möglichst ausschließen zu können. Zum Teil werden Handlaminate erzeugt, indem vorimprägnierte Lagen des Verstärkungsgewebes in die Form eingelegt werden. Sie werden unmittelbar vorher in Tränkvorrichtungen durch ein Harzbad gezogen. Über ein Walzensystem wird das Harz in die Lagen gedrückt und überschüssiges Material wieder herausgedrückt. Dieses Verfahren ermöglicht eine etwas gleichmäßigere Harzapplikation als der reine Handauftrag.

Vakuuminfusion bietet zahlreiche Vorteile, was Festigkeit und Gewicht betrifft (Bild: CS)

Spritzlaminate

Beim Spritzlaminat wird eine Mischung aus Harz und kurzen Glasfasern in die Form eingespritzt. Matrix und Verstärkung werden quasi schon im Verbund verarbeitet. Naturgemäß können hierbei keine Laminate entstehen, die zielgerichtet große Kräfte aufnehmen können. Spritzlaminate finden ihren Einsatz in ersten Verstärkungsschichten hinter dem Gelcoat, um dem Durchdrücken der Faserstrukturen der darunter liegenden Gelege oder Kernmaterialien – dem sogenannten Printing – entgegenzuwirken, oder für kostengünstig zu produzierende Bauteile, die keine großen Kräfte aufnehmen müssen (Lukendeckel).

Vakuuminfusionsverfahren

Das Vakuuminfusionsverfahren ist für den Serienkunststoffbootsbau derzeit vielleicht das modernste und sicherste Verfahren, um stetig eine gleichbleibende, reproduzierbare, hohe Bauqualität zu gewährleisten. Große Werften wenden das Verfahren teilweise seit Jahren an. Weitere Werften sind dabei, das Verfahren nach und nach in ihre Produktionsabläufe zu integrieren, weil es spezielle Formen erfordert. Die Bootsbauer und Fachkräfte für die Anwendungstechniken sind speziell geschult, müssen unter Anleitung viel Erfahrung sammeln und sind qualifizierte Spezialisten.

Aufbau einer Vakuuminfusionsanlage. Die Kosten für die Anlage sind höher, allerdings werden Materialkosten eingespart (Bild: CS)

Auch hier wird in der Form als erstes eine Schicht Gelcoat eingespritzt. Anschließend werden die Fasermatten und Lagen sowie die Kernwerkstoffe bei Sandwichlaminaten trocken nach dem Laminatplan in der Form drapiert und fixiert. Schlussendlich werden Schläuche zum Einbringen des Harzes, Entlüftungsvliese und Fließhilfe-Gitternetze und Folien-Lagen eingebracht, deren Aufgabe es ist, während des Infusionsvorganges für eine gleichmäßige Verteilung des Harzes und eine zuverlässige Entlüftung des Laminataufbaus zu sorgen. Diese Lagen werden mittels einer fein perforierten Folie, durch deren Löcher das Harz eindringen kann vom Rest des Lagenaufbaus getrennt, damit sie nach dem Aushärten der Harzmatrix wieder entfernt werden können.

Zum Schluss wird die Form in eine Vakuumfolie eingepackt, diese wird an den Formrändern mit speziellen Dichtbändern abgeklebt. Anschließend wird der Lagenaufbau mit einer Vakuumpumpe evakuiert. Nachdem der Unterdruck erzeugt wurde, werden die Hähne der Infusionslines aufgedreht, die den Transport und die Verteilung des Harzes im Laminat übernehmen. Durch den Unterdruck wird die Matrix eingesaugt, und kann sich nun in den Lagen verteilen. Größere Laminatstärken erfordern mitunter mehrstufige Verfahren.

Vorteile des Verfahrens sind die gleichmäßige Harzverteilung in den Laminaten, die geringe Belastung der Mitarbeiter und der Umwelt mit Lösemittelemissionen, geringere benötigte Harzmengen als beim Handauflegeverfahren, entsprechend ein höherer Faseranteil von bis zu 45 Prozent und damit ein deutlich geringeres Rumpfgewicht (bis zu 30 Prozent) bei höheren Festigkeiten, sowie eine in engen Toleranzen gleichmäßig reproduzierbare Qualität. Nachteile sind eine leicht höhere Kostenintensität, ein größerer Materialeinsatz und ein entsprechend höheres Aufkommen von Abfall durch die zusätzlichen technischen Lagen und Folien.

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