Hochdruck-RTM-Technik gewinnt an Flexibilität

Anbieter zum Thema

Treston Deutschland GmbH

trivid GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

KraussMaffei Technologies GmbH

Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau

Weil sich während der Harzinjektion beziehungsweise beim Verpressen zum Teil nur ein sehr geringer Forminnendruck aufbaut, können beim C-RTM-Verfahren statt Stahlwerkzeugen je nach Bauteilstückzahl Aluminiumwerkzeuge zum Einsatz kommen. Auch der maschinentechnische Aufwand für die Presse ist theoretisch geringer, weil die Schließkräfte niedriger sind als beim HD-RTM-Verfahren.

Wetmoldung bietet Preforming direkt im Presswerkzeug

Das Wetmolding bietet weitere Möglichkeiten zur Gestaltung einer automatisierten Serienproduktion für faserverstärkte Leichtbauteile. Bei diesem Verfahren wird ein Faserstapel ohne Vorformung in flachem Zustand fixiert. Im Gegensatz zu den anderen RTM-Varianten befindet sich der Mischkopf beim Wetmolding nicht direkt am Werkzeug, vielmehr ist er an einer Verfahreinheit befestigt.

Am Mischkopf ist eine Austragsvorrichtung angebracht, mit der eine dünne Harzschicht laminar auf den Faserstapel aufgetragen wird, während sich der Mischkopf bahnförmig über den Faserstapel bewegt. Sobald die Fasern mit Harz bedeckt sind, wird der Faserstapel mit der Harzschicht in ein Werkzeug transportiert und dort verpresst. Das Preforming der Fasern findet beim Wetmolding also erst durch die Schließbewegung des Werkzeugs statt. Nach dem Aushärten kann das Bauteil entformt werden.

Auch bei diesem Verfahren sind niedrigere Werkzeuginnendrücke zu erwarten, sodass sich je nach Bauteilstückzahl Werkzeuge aus anderen Werkstoffen als Stahl einsetzen lassen. Die Menge und Breite der aufgetragenen Harzschicht sowie die Anzahl der Bahnen können an die Prozessanforderungen, beispielsweise an die Reaktionszeit des Harzes, angepasst werden.

Einzige Variante zur Durchdränkung von Matten aus Wirrfasern

Weil beim Wetmolding das Preforming der Fasern quasi direkt im Werkzeug erfolgt, sind bestimmte geometrische Bauteileigenschaften zu beachten, zum Beispiel Hinterschnitte. Ein weiterer wichtiger Vorteil des Wetmoldings besteht darin, dass sich auch Recyclingfasern, zum Beispiel Schnittware, zur Bauteilverstärkung verwenden lassen.

Geschnittene Recyclingfasern entstehen unter anderem beim Zuschneiden von Fasermatten aus Endlosfasern. Aus Kostengründen werden sie natürlich nicht entsorgt, sondern beispielsweise bebindert und wiederum in Matten zusammengefasst. In diesem Fall sind die Fasern allerdings nicht mehr gerichtet, sondern statistisch verteilt (Wirrfasern).

Aufgrund des dadurch stark erhöhten Fließwiderstands können diese Matten in einer geschlossenen Kavität nicht mehr durchtränkt werden. Der Injektionsdruck der anderen RTM-Varianten reicht dazu nicht aus. Das Wetmolding bietet somit die einzige Möglichkeit zur Imprägnierung ungerichteter geschnittener Fasern in Matten.

Sämtliche Prozessschritte sind bereits hochautomatisiert

Gemeinsam mit Partnern hat Krauss-Maffei die HD-RTM-Technik um marktreife Lösungen für alle vor- und nachgelagerten Prozessschritte zu kompletten Prozessketten erweitert. Zu Beginn der Bauteilherstellung werden die Fasermatten zugeschnitten und miteinander verbunden. Anschließend wird das trockene Preform in das Werkzeug eingelegt. Für den Prozessschritt des Preformings stehen präzise, flexible und hochautomatisierte Systeme der Dieffenbacher GmbH zur Verfügung.

Nach dem Aushärten erfolgt üblicherweise die Nachbearbeitung der Bauteile. Beispielsweise kann es erforderlich sein, den Anguss abzutrennen, die Bauteilränder zu besäumen oder Funktionsöffnungen einzubringen.

Seit dem Jahr 2005 verfügt Krauss-Maffei am Standort Viersen über ein Kompetenzzentrum für das flexible robotergestützte Fräsen von Kunststoffbauteilen. Dort sind wirtschaftliche Lösungen für die Nachbearbeitung faserverstärkter Bauelemente verfügbar, die in [5] detailliert beschrieben werden.

Literatur

• [1] Mitzler, J., M. Schneebauer und M. Würtele: Resource Efficient Production – Modern Structural Composite Parts. Visions in Plastics 1/2011.

• [2] Fries, E., J. Renkl und S. Schmidhuber: Mit vernetzter Kompetenz zum Hochleistungsbauteil. Kunststoffe 9/2011, S. 52–56.

• [3] Fries, E., J. Renkl, S. Schmidhuber und M. Betsche: Effiziente Fertigungskonzepte für Leichtbaustrukturen. Lightweight Design 5/2011.

• [4] Mitzler, J., J. Renkl und M. Würtele: Hoch beanspruchte Strukturbauteile in Serie. Kunststoffe 3/2011, S. 36–40.

• [5] Rommelfanger, J., U. Hafer und M. Betsche: Bei der CFK-Bearbeitung können Roboter punkten. MM CompositesWorld Oktober 2011, S. 22–25.

* Erich Fries ist Leiter des Geschäftsbereichs Composites & Surface bei der Krauss-Maffei Technologies GmbH in 80997 München. Dipl.-Ing. Josef Renkl ist Leiter Forschung und Entwicklung Reaktionstechnik im selben Unternehmen. Dipl.-Ing. Sebastian Schmidhuber ist Gruppenleiter Entwicklung im Bereich Reaktionstechnik bei Krauss-Maffei. Dipl.-Ing. (FH) Markus Betsche ist Pressesprecher der Marke Krauss-Maffei

(ID:34750540)