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Automatisierung Elektrostatischer Greifer kann textile Halbzeuge handhaben

| Autor/ Redakteur: Christian Brecher, Michael Emonts und Boris Ozolin / Kirsten Nähle

Die automatisierte Handhabung textiler Halbzeuge erfordert Greifer, die im Textil ein Verschieben der Fasern vermeiden. Weitere Kriterien betreffen die Vermeidung des Beulens, die kontrollierte Aufnahme und die Energieeffizienz. Elektrostatische Greifer könnten die Lösung sein.

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Ein elektrostatischer Greifer ist für das Handling von Fasergelegen geeignet. (Bild: Fraunhofer IPT)
Ein elektrostatischer Greifer ist für das Handling von Fasergelegen geeignet. (Bild: Fraunhofer IPT)

Allgemein gewinnen Faserverbundkunststoffe (FVK) aufgrund der exzellenten Eigenschaften, wie hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit sowie gute chemische Beständigkeit zunehmend an Relevanz als Konstruktionswerkstoff. Sie sind ein Schlüsselelement zum energieeffizienten und ressourcenschonenden Umgang mit Rohstoffen.

FVK-Endlosfasern ermöglichen besten Nutzung der Eigenschaften

Auch in mechanisch hoch belasteten und stark beschleunigten Anwendungen, zum Beispiel in Werkzeugmaschinen und im Automobilbereich, bietet FVK große Vorteile, weil damit eine signifikante Reduktion der zu bewegenden Masse bei gleichbleibenden oder gar verbesserten mechanischen Eigenschaften möglich ist. Außerdem bietet diese Werkstoffgruppe den Vorteil, dass sich die Werkstoff- und Bauteileigenschaften durch eine günstige Kombination unterschiedlicher Matrixwerkstoffe, Fasern und Gewebestrukturen sowie durch belastungsspezifische Faserausrichtung fein „einstellen“ lassen. Aufgrund dieses Potenzials können hochintegrierte Komponenten mit vielfältigen Funktionen in einem Bauteil hergestellt werden.

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Faserverbundkunststoffe lassen sich mit Kurzfasern, Langfasern oder Endlosfasern verstärken. Verglichen mit dem reinen Matrixwerkstoff führen die Kurz- und die Langfaserverstärkung zwar zu verbesserten Eigenschaften, sind jedoch bei mechanisch höher belasteten Bauteilen nicht zu konventionellen Werkstoffen konkurrenzfähig. Für mechanisch höher belastete Bauteile sowie für die volle Ausnutzung des gewaltigen FVK-Eigenschaftspotenzials ist die Nutzung von Endlosfasern nötig. Damit lassen sich Vorteile wie die extrem hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit erzielen sowie ein belastungsoptimiertes Bauteildesign umsetzen.

Übliche automatisierte Handhabung für FVK-Prozesse wenig geeignet

Die Fertigung von Bauteilen aus Endlosfaser-Verbundkunststoffen wird bis heute vorwiegend manuell durchgeführt, abgesehen von Sonderlösungen für Spezialbereiche. Das liegt unter anderem daran, dass sich die verwendeten textilen Halbzeuge nicht oder nur mit Einschränkungen mit Hilfe bisher üblicher automatisierter Handhabungsmethoden verarbeiten lassen.

Um FVK-Bauteile in Großserie zu fertigen, ist jedoch eine durchgängig automatisierte und überwachte Prozesskette erforderlich. Die bei der Einzel- oder Kleinserienfertigung manuell ausgeführten Teilprozessschritte sind bei großen Stückzahlen nicht rentabel. Das ist ein Grund dafür, dass Faserverbundkunststoffe im Vergleich zu klassischen (metallischen) Werkstoffen hinsichtlich der Kosten nicht konkurrenzfähig sind.

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