CFK-Motorhaube in einem Schuss

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Institut für Kunststoff- verarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen

Nachbearbeitungsfreies Bauteil durch oberflächennahe Dichtung

Die Abdichtung der Kavität erfolgt über die Werkzeugseiten und den Kavitätsrahmen über eine Silikondichtschnur, die in eine spezielle Nutgeometrie in die linke und rechte Werkzeughälfte eingesetzt wird. Die Gesamtlänge einer Nut beträgt circa 7 m und folgt der Werkzeugoberflächengeometrie auf der Werkzeugseite um 20 mm versetzt. Erst durch diese seitliche Abdichtung können bei gleichzeitiger Abdichtung der Werkzeugkavität die Verfahrbewegung der Werkzeughälften und der Prägehub zur Imprägnierung des Preforms erfolgen. Wegen der nahen Positionierung an der Werkzeugoberfläche entsteht ein fast nachbearbeitungsfreies Bauteil.

Durch die konstante Temperierung der Werkzeughälften ist eine exakte Anpassung der Spaltmaße unter Berücksichtigung der Wärmeausdehnung notwendig. Hierzu wurden sowohl die Wärmeausdehnung der Werkzeughälften und des -rahmens als auch die Temperaturverteilung über die Software Autodesk Simulation CFD bestimmt und eine Anpassung der Temperierkanäle durchgeführt. So konnte eine homogene Wärmeverteilung von ± 3 °C bei einer simulierten Solltemperatur von 140 °C erreicht werden.

Durch die Vernetzung des Harzsystems kommt es üblicherweise zur Schwindung, wodurch sich die Fasern an der Bauteiloberfläche abzeichnen. Um diese Oberflächenabzeichnungen zu verhindern und eine Class-A-Oberflächenqualität zu erreichen, müssen Bauteile aufwendig nachbearbeitet werden. Durch eine Optimierung der Werkzeugoberflächentopografie und das Erzeugen einer definierten Rauheit konnte nun eine Bauteiloberfläche erreicht werden, die eine direkte Lackierung der CFK-Motorhaube ermöglicht. Mit den beschriebenen Systemen und Anlagen konnten CFK-Motorhauben innerhalb von 15 min mit sehr guter Oberflächenqualität hergestellt werden. Die Zykluszeit wird dabei maßgeblich durch die Aushärtung des Harzsystems bestimmt. Die relativ lange Härtezeit folgt aus der Forderung nach einer Class-A-Oberfläche.

Das Projektteam bedankt sich für die Unterstützungen

Die CFK-Motorhaube wurde in einem Gemeinschaftsprojekt im Rahmen des Förderwettbewerbs Hightech.NRW (Projektnummer: PtJ-Az.: z0903ht018b) entwickelt und vom Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen (MIWF) gefördert. Außer den Instituten IKV und ika waren die Industriepartner Composite Impulse, Evonik Industries, Ford Forschungszentrum Aachen, Henkel und Toho Tenax Europe beteiligt. Konstruiert und gefertigt wurde die Anlagentechnik in Zusammenarbeit mit den Partnern Breyer GmbH Maschinenfabrik, Singen, und Hille Engineering GmbH & Co. KG, Roetgen. Allen beteiligten Institutionen gilt unser besonderer Dank. ■

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