Anti-Superferforator Kräftige Wickert-Presse verarbeitet ballistische Composite-Platten

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Wickert Maschinenbau registriert seit einiger Zeit ein gestiegenes Interesse an Composite-Pressen zur Fertigung ballistischer Platten. Dem Wunsch kann nun entsprochen werden.

Eingesetzt werden ballistische Composite-Platten als Panzerung zum Schutz von zivilen und militärischen Fahrzeugen, Schiffen und Fluggeräten vor Beschuss. Gefragt sind vor allem Gesamtsysteme aus Composite-Presse nebst automatisierter Be- und Entladung inklusive effizienter Temperierung. Zuletzt Ende hat Wickert Ende letzten Jahres bei einem Zulieferer des australischen Verteidigungsministeriums eine Komplettanlage in Betrieb genommen, wie man erfährt.

Ballistische Platten aus 60 Lagen Faserverbund-Materialmix

Dabei handelte es sich um eine Composite-Presse vom Typ WKP 52000, die für die Anforderungen der Fertigung ballistischer Platten modifiziert wurde. Die 150 Tonnen schwere Presse funktioniert nach dem Konzept Unterkolben-Rahmen. Sie arbeitet mit einem vollhydraulischen Schließsystem, womit sie eine Presskraft von 52.000 Kilonewton entwickelt, und mit einer 1.600 Millimeter × 2.500 Millimeter messenden Heizplatte.

Bei der Produktion ballistischer Platten werden Rohlinge aus bis zu 60 Lagen Fasern verarbeitet, die mit einem einer fließfähigen Kunststoffmatrix imprägniert werden. Verwendet werden aber mal keine Carbonfasern, sondern Komponenten wie Aramidfasern und Hochleistungs-Polyethylen. Zusammen mit einer Mixtur aus Glas-, Keramik- und Metallfasern nebst Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Borkarbid, Aluminium und Panzerstahl werden sie in der Composite-Pressen erhitzt und unter Druck zu Faserverbundplatten verpresst.

Erfolgstrio: Temperierung, Druck und Planparallelität

Composite-Pressen, die zur Herstellung ballistischer Platten dienen sollen, müssen verschiedene Anforderungen erfüllen. Zum Beispiel sind die Rohlinge und Halbzeuge in der Presse sehr gleichmäßig zu erhitzen und abzukühlen. Die Temperaturabweichung liegt über die gesamte Platte hinweg bei lediglich ± 3 °C. Das Temperiersystem erhitzt das Material zuerst auf 40 °C und in einem zweiten Schritt auf 160 °C. Dabei schmilzt des thermoplastische Polyethylen. Die Presse formt den weichen Rohling dann in die gewünschte Endkontur. Anschließend kühlt wird das Umformwerkzeug wieder auf 40 °C abgekühlt, die Kunststoffmatrix wird wieder steif. Das Bauteil wird entnommen und kühlt weiter ab.

Darüber hinaus erzeugen bei der WKP 52000 sechs Presszylinder aus hochfestem Stahl einen homogen auf das Bauteil wirkenden hohen Druck, über dessen gesamte Fläche hinweg. Für das Projekt in Australien wurde als zusätzliche Ausstattungsvariante eine Feindruckeinstellung mit lediglich 960 Kilonewton vorgesehen. Normalerweise beträgt die minimale Presskraft 10 Prozent der maximalen Leistung, bei der WKP 52000 wären das ohne diese Feineinstellung sonst 5.200 Kilonewton.

Drittens punkten solche Composite-Pressen, wie Wickert weiter erklärt, durch eine sehr exakte Schließbewegung. Dazu trägt die hohe Planparallelität der Anlage bei, die lediglich um ± 0,025 Millimeter pro Meter abweicht. Zur Qualitätssicherung und Überwachung der Produktion erfassen Sensoren sämtliche Prozessdaten der Anlage. Diese Informationen werden gespeichert, um den Fertigungsprozess genau zu dokumentieren. Schließlich handelt es sich bei ballistischen Platten um sicherheitsrelevante Bauteile.

Landau ist die Heimat der presstechnischen „Kraftmeier“

Sämtliche hydraulischen Composite-Pressen entwickelt und fertigt Wickert, wie man erfahren darf, nach kundenspezifischen Anforderungen am Unternehmenssitz in Landau. Verarbeitungstemperaturen bis 500 °C sind ebenso möglich, wie frei wählbare Presskräfte bis 100.000 Kilonewton. Die Abmessungen der Pressen und ihrer Präzisionsheizplatten können auch frei gewählt werden. Für die Anforderungen des Industrie-4.0-Zeitalters gehören Automatisierung und Vernetzung genauso dazu wie die Integration weiterer Fertigungsprozesse, wozu zum Beispiel RIM- und RTM-Injektion gehören (Reaction Injection Molding respektive Resin Transfer Molding).

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