Gesamtfahrzeugsystem entscheidet über Werkstoffwahl

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Integrative Fertigungsverfahren ermöglichen Leichtbau in Serie

Eine Erhöhung des Leichtbaupotenzials liegt nach Ansicht von Dr. Marcus Schuck, Jacob Plastics Group, in der Kombination von Material- und Strukturleichtbau. Zudem existieren keine ausgereiften Verfahren zur großserientauglichen Herstellung von komplexen, funktionsintegrierten Leichtbauteilen aus faserverstärktem Kunststoff. Das Umformen von faserverstärkten Halbzeugen mit thermoplastischer Matrix, sogenannten Organoblechen, ist Stand der Technik zur Herstellung von Strukturbauteilen.

Einschränkungen sind aber bei der Komplexität der Bauteilgeometrie zu erwarten. Ein urformendes Verfahren, das es ermöglicht, komplexe, geometrische Bauteile herzustellen, ist das Spritzgießen. Allerdings wird das Leistungspotenzial für faserverstärkte Bauteile erst bei der Verwendung von endlosfaserverstärkten Materialien ausgeschöpft, was durch das Spritzgießen bisher nicht abgedeckt werden konnte.

Spritzgießen und Umformen endlosfaserverstärkter Kunststoffe kombiniert

Jacob Plastics entwickelte daher Verfahren, die den thermoplastischen Spritzguss und das Umformen endlosfaserverstärkter Thermoplaste kombinieren. „Die von uns zusammen mit Projektpartnern entwickelten Verfahren FIT-Hybrid und Spri-Form fassen die Vorteile von Spritzguss und Thermoformen in wirtschaftlichen, robusten Großserienprozessen zusammen. Zykluszeiten von einer Minute wurden erreicht“, so Schuck.

Derzeit arbeitet Jacob Plastics an einem dritten Verfahren, dem CFK-Direktspritzguss, der die Imprägnierung der Kohlenstofffasern mit dem Thermoplast und die Konsolidierung in den Formgebungsprozess verlagert. Ausgehend von zwei getrennten Werkstoffsystemen kann das trockene Halbzeug bei Raumtemperatur gehandhabt und drapiert werden und wird erst im Spritzgießwerkzeug in einem Schritt imprägniert und zum fertigen Bauteil verarbeitet. Dabei können relativ günstige Ausgangsmaterialien genutzt werden.

Dass Kunststoff die mobile Welt weiterhin bewegen wird, zeigt eine Sonderschau zur K 2013, die unter anderem auch den Fahrzeug-Leichtbau behandeln wird (wir berichteten).

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