Composites Europe 2015 Produktivitäts-Motoren für die Composite-Herstellung

Redakteur: Peter Königsreuther

Dieffenbacher zeigt auf der Composites Europe 2015 in Halle 7 am Stand D04 die neuesten Entwicklungen rund um das Pressen von faserverstärkten Kunststoffbauteilen. Diese Innovationen ermöglichen vollautomatische Abläufe, kürzere Zykluszeiten und effizientere Herstellungsprozesse, wie der Aussteller betont.

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Dieffenbacher auf der Composites Europe in Stuttgart: Preform-Herstellung für die Massenproduktion von CFK-Teilen ist eine Domäne des Ausstellers.
Dieffenbacher auf der Composites Europe in Stuttgart: Preform-Herstellung für die Massenproduktion von CFK-Teilen ist eine Domäne des Ausstellers.
(Bild: Dieffenbacher)

Mit der Dieffenbacher Preform-Technologie ist es laut Aussteller erstmalig gelungen, die Herstellung von komplexen, trockenen Carbonfaserpreforms in voll automatisiertem Ablauf und unter kurzen Zykluszeiten von maximal 90 s, beziehungsweise 40 Preforms pro Stunde, zu erreichen. Dabei werden aus Carbonfasergewebe mehrere individuelle Lagen ausgeschnitten und zu einer endkonturnahen, dreidimensionalen Preform drapiert, wie es weiter heißt. Die Preform wird im anschließenden HP-RTM-Prozess zum fertigen Bauteil verpresst.

Sparsamer Carbonfaser-Verbrauch

Im Gegensatz zu einem Spannrahmenverfahren bietet die Dieffenbacher Preform-Technologie mehrere Vorteile: Durch endkonturnahes Preforming wird deutlich weniger des wertvollen Ausgangmaterials Carbon verbraucht. Außerdem sind sowohl individuell geschnittene Lagen für partielle Verstärkungen innerhalb einer Preform als auch mehrere Preforms innerhalb eines Zyklus möglich. Die maximale Schnittgröße liegt bei 4000 mm × 2500 mm.

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Compression-RTM machts flotter

Dieffenbacher ist es außerdem gelungen, mit einer Modifikation des HP-RTM-Verfahrens bei der Bauteilfertigung aus Carbonfasern die Taktzeiten weiter zu verkürzen sowie dabei die Herstellungskosten zu senken: Beim herkömmlichen HP-RTM-Verfahren wird mit einem hohen Druck von bis zu 80 bar das Harz in das komplett geschlossene Werkzeug eingespritzt. Nachteil dieses Verfahrens ist, dass durch den hohen Druck Beschädigungen der Preform mit Beeinträchtigung der Bauteilqualität drohen. Beim Compression RTM-Verfahren aber werde mit einem Druck von nur 5 bis 10 bar das Harz in das nicht ganz geschlossene Werkzeug gespritzt. Für die Verteilung des Harzes und die Durchdringung der Preform sorge die Kraft der Presse, die sich nach dem Benetzungsvorgang schließt. Wesentliche Vorteile sollen die kürzeren Injektionszeiten sowie die Möglichkeit, mehr Carbonfasern zu verwenden sein, wodurch das Bauteil eine höhere Festigkeit erhält.

Nacharbeitsfreie Carbonflächen

Serienmäßig lassen sich nun carbonfaserverstärkte Teile als Außenhaut-Bauteile herstellen, erklärt der Aussteller: Möglich mache dies das neu entwickelte Surface-RTM-Verfahren. Ohne aufwendiges, manuelles Nacharbeiten, entstehen lackierfähige Oberflächen. Zusammen mit weiteren Partnerunternehmen hat Dieffenbacher dieses Verfahren entwickelt und zur Serienreife gebracht. Der Produktionszyklus orientiert sich im ersten Prozessschritt am herkömmlichen RTM-Verfahren. Nachdem das Bauteil im Werkzeug ausgehärtet ist, werden die Werkzeughälften minimal geöffnet, so die Beschreibung. Nun beginnt der zweite Prozessschritt: Das Überspritzen der Oberfläche mit einem Primer. Einfallstellen und andere Oberflächenfehler werden so ausgeglichen und es bildet sich eine lackierfähige Schicht. Soll die Carbonoptik erhalten bleiben, kann in diesem zweiten Prozessschritt auch ein Klarlack verwendet werden. Die Qualität sei erstklassig und entspreche den hohen Anforderungen der Automobilindustrie.

Nasspressen und Hybrid-Technik

Eingesetzt wird das Nasspressverfahren zur Herstellung von Carbonfaserbauteilen mit geringer dreidimensionaler Komplexität, wie zum Beispiel Fahrzeug-Antriebstunnel oder Verstärkungen im Dachbereich, die besonders hohe Belastungen aushalten müssen. Das Nasspressverfahren sei eine wirtschaftlichere Alternative zum mittlerweile etablierten HP-RTM-Verfahren, mit einer einfacher gehaltenen Prozesskette. Bei diesem Verfahren handelt es sich um einen offenen duroplastischen Prozess, in dem das Bauteil in der Presse unter Druck und Temperatur ausgehärtet wird, erklärt Dieffenbacher.

Mit der Dieffenbacher Fertigungslinie für Hybridbauteile lassen sich unterschiedliche Werkstoffe miteinander kombinieren: Das können verschiedene faserverstärkte Kunststoffe oder die Verbindung von Metall und Kunststoff sein. Mit dieser Technologie können Bauteile gezielt verstärkt, hohe Festigkeiten bei reduziertem Gewicht erreicht sowie Materialkosten eingespart werden.

Lokale Verstärkung durch LFT-D

Beim Dieffenbacher Tailored LFT-D-Verfahren werden in Kombination mit dem LFT-D-Werkstoff zusätzliche lokale Verstärkungsmaterialien dort im Bauteil platziert, wo erhöhte Anforderungen an seine Steifigkeit erforderlich sind, erklärt der Aussteller. Für die Umsetzung dieses Prozesse biete Dieffenbacher die Fiberforge Relay Station an. Mit ihr wird parallel zur LFT-D Anlage ein Tape-Fiber-Placement geschaltet. Die unidirektionalen Fasertabes liegen als Glas- oder Carbonfasern vor und sind in eine thermoplastische Matrix eingebettet, die als Rollenware genutzt werden. Der gesamte Prozess zur Verarbeitung ist automatisiert in die LFT-D-Anlagentechnik integriert, wie es weiter heißt. MM

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