Die Preformfertigung klappt jetzt direkt vom Roving

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JESSBERGER GmbH

trivid GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der Rheinisch-Westf. TH Aachen

Unterschiedliche Preforms mit geringem Aufwand herstellen

Das Ablagewerkzeug ermöglicht die gleichzeitige Herstellung von zwei gleichen, zweidimensionalen Preforms mit symmetrischem Laminataufbau. Zur Realisierung der gleichen Faserorientierung auf Vorder- und Rückseite des Rahmens weist der abgerundete Randbereich in regelmäßigen Abständen Pins auf, die die Fasern in ihrer Lage fixieren, wenn die Ablagerichtung des Rovings verändert wird. Damit mit einem geringen Fertigungsaufwand eine möglichst große Bandbreite an Preformgeometrien abgebildet werden kann, beinhaltet das Werkzeug einfach austauschbare Geometriemodule. Darüber hinaus sind Anschraubpunkte für dreidimensionale Geometrien vorgesehen. Die Modularität des Werkzeugs ermöglicht geringe Werkzeugkosten auch für kleinere Stückzahlen.

Die Auskonstruktion und Fertigung des finalen modularen Werkzeugs ist durch die Hille Engineering GmbH & Co. KG erfolgt. In Bild 2 ist das modulare Werkzeug mit den drei für die Prozessuntersuchungen entwickelten Geometriemodulen abgebildet. Die Geometriemodule sowie die Zwischenmodule weisen beidseitig umlaufend eine Nut zum endkonturnahen Zuschnitt des Preforms auf.

NC-Gesteuerte Rovingführung automatisiert das Wickeln

Die plattenförmige Gestaltung des Werkzeugs und das Erfordernis, geschlossene Flächen der gleichen Faserorientierung auf Vorder- und Rückseite zu erzeugen, machen die Entwicklung neuer Wickelstrategien, die die Geometrie des Wickelrahmens und die vorgegebene Faserorientierung berücksichtigen, notwendig. Die Bewicklung eines Körpers erfolgt im Faserwickelverfahren vollkommen automatisiert, da die Rotation des Wickelkörpers genauso wie die Verfahrbewegung der Rovingführung anhand eines CNC-Programms gesteuert wird.

Aufgrund der vornehmlich zweidimensionalen Form von nicht drapierten Preforms ist der Wickelkörper für die Preformherstellung spiegelsymmetrisch, sodass immer zwei Preforms gleichzeitig hergestellt werden können. Die Rotation des spiegelsymmetrischen Werkzeugs bedingt jedoch auch eine schwellende Abzugsgeschwindigkeit des Rovings, die eine geeignete Fadenspannungsregelung für eine gleichmäßige Faserspannung bei der Ablage erfordert.

Rovingbasierter Thermoplastbinder passt am besten

Weil die gewickelten Preforms keine mechanische Fixierung der einzelnen Faserlagen, wie etwa bei Geweben, aufweisen, ist eine Binderintegration notwendig. Da beim Preformwickeln der Stackingschritt durch die kontinuierliche Faserablage entfällt, muss der Binderauftrag inline in die kontinuierliche Faserabwicklung integriert werden, damit kein Produktivitätsverlust in Kauf genommen werden muss. Die Analyse verfügbarer Bindertechnologien ergibt, dass ein rovingbasierter Thermoplastbinder am besten in den Preformwickelprozess integriert werden kann, da dieser parallel zum Faserroving abgezogen werden kann und somit keine zusätzliche Dosierung für den Binderauftrag notwendig ist. Die entwickelte Fadenführung für das Preform-Wickeln ist in Bild 3 dargestellt.

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