Das Thema Leichtbau mit duromeren Faserverbundwerkstoffen ist in Hinblick auf eine nachhaltige Mobilität von wesentlicher Bedeutung. Allerdings werden diese Werkstoffe in der Regel bei hohen Temperaturen und Drücken sowie langen Zykluszeiten gehärtet, weshalb die Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen energie- und zeitaufwendig ist. Eine Möglichkeit zur kosteneffizienten Herstellung von Faserverbundbauteilen ist die Technologie der Frontalpolymerisation. Nach dem Start der Aushärtereaktion durch einen externen Energieeintrag (z. B. Wärme oder UVStrahlung), generiert die bei der Härtungsreaktion freiwerdende Reaktionswärme eine selbsterhaltende Reaktionsfront und sorgt so für die Härtung des Harzes. Im Rahmen dieser Masterarbeit wurden kohlenstofffaserverstärkte Epoxidharze mit einem Faservolumengehalt von mindestens 50 % mittels thermisch induzierter frontaler
Polymerisation gehärtet. Anschließend wurden die thermo-mechanischen Eigenschaften in Hinblick auf einen Vergleich mit den entsprechenden Kennwerten des konventionell thermischen gehärteten Faserverbundes bestimmt. Als Faserverstärkung kamen ein unidirektionales Gelege (UD) und ein Gewebe in 2x2 Köperbindung zum Einsatz. Zwei kommerziell erhältliche Bisphenol A basierende Harzsysteme wurden als Matrixwerkstoff
ausgewählt. Die Herstellung der für die Werkstoffprüfung benötigten Prüfkörper
erfolgte mittels Nasslaminieren und eines vakuumunterstützten Harzinfusionsprozesses. Im Zuge der dynamisch mechanischen Analyse konnten höhere Temperatureinsatzgrenzen für die frontal gehärteten Prüfkörper ermittelt werden. So wurden die Glasübergangstemperaturen, verglichen mit der konventionellen Härtung, um etwa 20 °C nach oben verschoben. Im Zugversuch wurden vergleichbare Modulwerte, jedoch geringere Festigkeiten und Dehnungen für die frontal polymerisierten Prüfköper aller Fasertypen
gemessen. Der Unterschied der Festigkeits- und Dehnungswerte war stark ausgeprägt. Die Druckmoduli und -festigkeiten der frotal polymerisierten Prüfkörpersets waren vergleichbar mit einem der konventionell gehärteten Materialien und höher als das zweite Vergleichmaterial. Versuche zur interlaminaren Scherfestigkeit zeigten nicht normkonformes Versagen, plastische Verformung, der konventionell gehärteten Prüfkörper.
Trends bezüglich der Spannungswerte, bei denn das Versagen auftrat, konnten
nicht festgestellt werden.