JEC World 2019 Partner von der Idee bis zum serienreifen Compositeteil

Redakteur: Peter Königsreuther

Krauss-Maffei präsentiert in Halle 6 am Stand R28 faserverstärkten Leichtbau für den Serienbedarf, heißt es: von Fiberform bis iPul, inklusive Beratungsexpertise.

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Krauss-Maffei demonstriert auf der JEC World 2019 (Halle 6, Stand R28) unter anderem anhand dieser Funktions- und Sichtbauteile für den Kfz-Bereich, wie man Compositekomponenten produktiv und wirtschaftlich im One-shot-Verfahren mit partiellen Verstärkungsstrukturen ausstatten kann...
Krauss-Maffei demonstriert auf der JEC World 2019 (Halle 6, Stand R28) unter anderem anhand dieser Funktions- und Sichtbauteile für den Kfz-Bereich, wie man Compositekomponenten produktiv und wirtschaftlich im One-shot-Verfahren mit partiellen Verstärkungsstrukturen ausstatten kann...
(Bild: Krauss-Maffei)

Im Mittelpunkt des Messeauftritts von Krauss-Maffei stehen, wie es heißt, neue Verfahren und Anwendungen sowohl in Sachen thermoplastischer als auch duromerer (duroplastischer) Matrixsysteme, zu denen etwa das Fiberform-Verfahren, die Pultrusion oder das UD-Tapelegen gehören. Die Krauss-Maffei-Gruppe mit der Spritzgieß-, Reaktions- und Extrusionstechnik-Kompetenz sei weltweit der einzige Playser, der alle drei Methoden aus einem Hause anbieten könne. „Wir beraten unsere Kunden prozessunabhängig und begleiten sie nachhaltig von der Idee bis zur serienreifen Faserverbundlösung. Dabei liefern wir Systeme entlang der gesamten Prozesskette und arbeiten eng mit Partnern aus Industrie und Forschung zusammen", so Nicolas Beyl, President des Segments Reaktionstechnik der Krauss-Maffei-Gruppe.

FVK-Teile im Millionenbereich gefällig?

Wie sich dieser Systemgedanke in serienreifen Prozessen umsetzen lasse, untermauere Krauss-Maffei zum Beispiel mit dem Fiberform-Verfahren. Eine intelligente Automation sowie eine dem Spritzgießprozess optimal angepasste Aufheiztechnologie sorgten bei Fiberform für Zykluszeiten von unter 60 s. Erstmalig auf der JEC, heißt es dazu, wird ein endlosfaserverstärktes Serien-Leichtbauteil mit thermoplastischer Matrix präsentiert, dass in einer Stückzahl von über 1 Mio. pro Jahr wirtschaftlich gefertigt werden kann. Für dessen Herstellung werden besonders leichte und, wie Krauss-Maffei erklärt, äußerst stabile Faserverbundwerkstoffe - sogenannte Organobleche - umgeformt und mit thermoplastischem Kunststoff hinterspritzt. Das nur 0,5 mm starke Organoblech gewährleiste die geforderte Steifigkeit bei geringem Eigengewicht und trage maßgeblich zur Gewichtseinsparung bei, die mit bis zu 4 kg pro Fahrzeug zu Buche schlagen könne. Der Spritzgießprozess hilft dabei mit, die Maßhaltigkeit des Bauteils zu garantieren und sorgt außerdem für zusätzlich benötigten Funktionalitäten am Bauteil.

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Einsatzfähig! Rezyklierte Carbonfasern und Compounds

Ein weiteres Musterbauteil, das aus einem Forschungsprojekt mit der TU Dresden stammt, bestätigt, dass der Einsatz von Recyclingmaterialien, wie etwa rezyklierte Carbonfasern und wiederaufbereitete Compounds, machbar ist, so Krauss-Maffei. Außerdem habe man erstmals das spezielle Spritzgießverfahren namens „Schäumformen" an einer komplexen Geometrie angewendet: Mit dieser Methode lassen sich in einem One-Shot-Prozess thermoplastische Sandwichstrukturen mit faserverstärkten Decklagen herstellen, wie der Aussteller präzisiert.

Günstiger zur Leichtbau-Mittelarmlehne

Die erfolgreiche Kombination aus Fiberform und Wendeplattentechnik für das Mehrkomponenten-Spritzgießen zeichnen die dritte Anwendung aus, bei der es sich um eine Mittelarmlehne für den Automobilinnenraum handelt, die in der „Planet Area Automotive“ der JEC zu sehen sein wird. „Durch diese Kombination lassen sich ganz neue optische und haptische Bauteileigenschaften von thermoplastischen Composites in einem Prozess realisieren. So verfügt die Mittelarmlehne aufgrund der TPE-Komponente über eine besonders weiche und optisch ansprechende Oberfläche der Funktions- und Sichtteile", erklärt Dr. Mesut Cetin, Gruppenleiter Produktmanagement der Krauss-Maffei-Automation. Der Einsatz des Organoblechs wiederum führt zu einer höheren Steifigkeit und Festigkeit des Bauteils. Dadurch könnten die Versteifungsrippen und das Bauteil selbst dünnwandiger werden, was zu einer Gewichtsreduzierung von rund 20 % und zu einer Kostenreduzierung von rund 15 % führt.

Pultrusion klappt jetzt im Double-Speed

Weiteres Highlight auf dem Krauss-Maffei-Stand ist die Präsentation der iPul-Technik, für die Krauss-Maffei-Reaktionstechnik verantwortlich zeichnet. Mit der 2017 am Markt eingeführten Anlage habe das Unternehmen neue Maßstäbe bei der Pultrusion, dem kontinuierlichen Strangziehen von faserverstärkten Profilen und Rundstäben, gesetzt. Die iPul-Anlage erlaubt eine im Vergleich zu anderen Systemen, wie der Wannenfertigung, eine rund doppelt so schnelle Produktion.

Kostenattraktivität des Leichtbau-Pultruison ist bewiesen

„Mit der iPul-Anlage haben wir genau den Puls der Zeit getroffen. Großes Interesse weckt die neue Technologie in der Bauindustrie, etwa für Fensterprofile oder Bewehrungsstäbe in Beton, oder in der Windkraft. Hier erhielten wir unlängst einen Serienauftrag für ein größeres Projekt in Russland", erklärt Philipp Zimmermann, Leiter der Business Unit Composites/Surfaces bei Krauss-Maffei. Aber auch die Automobilindustrie und die Energie- und Stromversorgung bieten viel Potenzial. Dabei hat das Unternehmen in Zusammenarbeit mit Tier1-Zulieferern und dem Fraunhofer-IGCV zwei zukunftsweisende Entwicklungsprojekte gestartet, heißt es weiter. Die Pultrusion beweise im Rahmen dessen ihre wahre Stärke: Die kosteneffiziente Produktion von Faserverbundprofilen bei geringen Einstiegshürden von Anlagen- und Werkzeuginvest. „Attraktiver wird der Leichtbau nicht mehr werden", betont Zimmermann.

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Jetzt können auch diverse Harzsysteme verarbeitet werden

Mit der neuen iPul-Serie stelle Krauss-Maffei erstmals schlüsselfertige Komplettanlagen zur Verfügung, in denen die Anlagen-, Prozess- und Werkzeugtechnologie aus einer Hand stammen. Wichtige Verfahrensparameter wie die Austragsleistung und Abzugsgeschwindigkeit werden zentral gesteuert, heißt es. Zu den weiteren Vorteilen von iPul zählen die hohe Flexibilität und Präzision der Anlagen. Mithilfe der Injektionsbox sowie einer Dosiertechnik samt neu entwickeltem Mischkopf werde es jetzt auch möglich, komplett unterschiedliche Harze zu verarbeiten – auch hochreaktive Polyurethansysteme.

Langfaserverstärkt und mit Spitzenoberfläche

Mit dem LFI-Verfahren (Long-Fiber-Injection) präsentiert Krauss-Maffei noch eine in der Serie etablierte Möglichkeit für den faserverstärkten Leichtbau. „Das LFI-Verfahren ist ideal für großflächige, komplexe und zugleich dünnwandige Bauteile. Typische Endanwendungen sind zum Beispiel Abdeckungen für Lkw, Nutzfahrzeuge und Landmaschinen. Dabei sehen wir weiterhin viel Potenzial am Markt, vor allem in China und in den USA", so Zimmermann. Im Zuge dessen, sorgt der hohe Automatisierungsgrad für kurze Zykluszeiten. Die hohen Faservolumengehalte von bis zu 50 % gewährleisten eine hohe Bauteilstabilität bei gleichzeitig niedrigem Gewicht. LFI-Bauteile zeichnen sich durch eine hohe Temperaturfestigkeit und eine exzellente Schlagzähigkeit aus und verfügen werkzeugfallend über so gute Oberflächen, dass sie sofort montiert werden können, betont Zimmermann. Auf der JEC präsentiert Krauss-Maffei, eine Traktor-Seitenabdeckung aus der Serienporduktion.

So flutscht das UD-Tape-Legen

Um eine Prozessstufe vor dem Fiberform-Verfahren geht es beim UD-Tape-Legen der Krauss-Maffei Berstorff, dem Spezialisten für die Extrusion. UD-Tapes sind quasi Bänder unterschiedlicher Breite mit unidirektional ausgerichteten Verstärkungsfasern, beispielsweise aus Glas oder Carbon, die in eine thermoplastische Matrix eingebettet werden. „UD-Tapes bieten zum Beispiel die Grundlage für Organobleche für das Fiberform-Verfahren. Damit untermauern wir unsere Systemkompetenz und zeigen auf der JEC, wie wir Know-how aus Extrusion und thermoplastischem Leichtbau der Spritzgießtechnik bündeln, um neue Leichtbau-Lösungen zu entwickeln", erklärt Hilmar Heithorst, Produktmanager bei Krauss-Maffei Berstorff.

Stabile Leichtbaurohre mit UD-Tapes aufbauen

Ein weiteres Anwendungsbeispiel für UD-Tapes sind Thermoplastic Composite Pipes (TCP). Auf einer TCP-Anlage werden Kunststoffrohre mit UD-Tapes umwickelt und anschließend die Lagen verschmolzen. Durch diesen Materialverbund und die Ausrichtung der Längsfasern erreichen sie eine hohe Druckbeständigkeit und sind somit für die Anforderungen in der Öl- und Gasindustrie hervorragend geeignet.

Größte Schmelzimprägnier-Anlage der Welt

Krauss-Maffei Berstorff arbeitet bei der Entwicklung der UD-Tape-Herstellung eng mit dem Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum für Polymersynthese und –Verarbeitung PAZ in Schkopau zusammen. In dieser Forschungseinrichtung steht seit 2017 eine neue UD-Tape-Anlage, die größte Schmelzimprägnieranlage der Welt. Die UD-Tape-Anlage erlaubt eine Herstellungsgeschwindigkeit von bis zu 20 m/min bei Verarbeitungstemperaturen bis 350 °C

MM

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