Die Preformfertigung klappt jetzt direkt vom Roving

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

Die automatisierte Herstellung lastoptimierter Preforms im Fokus

In dem von der AiF geförderten Forschungsprojekt wird am IKV ein neuartiges Preformingverfahren auf Basis des Faserwickelverfahrens entwickelt, das die automatisierte Produktion lastoptimierter und verschnittarmer Preforms ermöglicht. Durch die Nutzung des Faserwickelverfahrens eröffnen sich Einsparpotenziale sowohl durch den Einsatz von kostengünstigen Faserrovings als auch durch Einsparung von Prozessschritten.

Wegen der Spiegelsymmetrie des Wickelkörpers beim Preformwickeln ist im Vergleich zum Faserwickeln rotationssymmetrischer Bauteile ein neues Werkzeugkonzept nötig. Das dazu entwickelte Ablagewerkzeug ist modular ausgeführt, damit verschiedene Preformgeometrien auf einem Rahmen möglich sind. Dementsprechend sind die Werkzeugkosten auch für kleine Stückzahlen attraktiv gering.

Für die automatisierte Handhabung in folgenden Prozessschritten wurde eine Inline-Bebinderung in die Rovingführung integriert. Darüber hinaus ermöglicht das thermoplastische Bindergarn die anschließende Drapierung der Preforms in die geforderte Endkontur.

Die Analyse der Faserorientierungen bei unterschiedlichen Nennwinkeln zeigt, dass man sich einer Normalverteilung annähert. Bei einem Neigungswinkel zwischen Roving und Ablagekante verschieben sich die Mittelwerte der Orientierungen und die Standardabweichung erhöht sich.

Die großserientaugliche Preformproduktion ist das nächste Ziel

In weiterführenden Arbeiten werden die Grenzen der wickelbaren dreidimensionalen Preform-Geometrien durch praktische Versuche untersucht, sodass mit dem Prozess durch das parallelisierte Wickeln von mehreren Preforms auf einer Mehrstationenanlage großserientaugliche Preformstückzahlen erreicht werden können. Außerdem werden die Infusionseigenschaften der gewickelten Preforms untersucht.

Das IGF-Forschungsvorhaben 17508 N der Forschungsvereinigung Kunststoffverarbeitung wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Allen Institutionen gilt unser Dank. MM

Literatur

[1] Bischoff, L. and A. Tulke, Potenziale von flachgestrickten Konturen- und 3D-Gelegen mit unidirektionalem Schusseintrag, in 14. Chemnitzer Textiltechnik Tagung. 2014: Chemnitz.

[2] Gardiner, G. Automated preforming: The numbers and landscape. 31.01.2018; Available from: https://www.compositesworld.com/blog/post/automated-preforming-the-numbers-and-landscape

[3] Neitzel, M., P. Mitschang, and U. Breuer, Handbuch Verbundwerkstoffe. 2. ed. 2014, München: Carl Hanser Verlag.

[4] Schürmann, H., Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden. 2007, Berlin, Heidelberg, New York: Springer.

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