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Additiv gefertigte Carbonfaserpreforms

So gelingt die belastungsgerechte CFK-Preformherstellung schichtweise

| Redakteur: Peter Königsreuther

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert den Crosslayer von M&A Dieterle, der den Einstieg in die automatisierte anwendungsspezifische Faserbandablage ermöglicht.

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Carbonfaserband-Ablage automatisch: Der Ablegekopf Crosslayer von M&A Dieterle baut ähnlich wie ein 3D-Drucker ein belastungsoptimiertes Preform für die Herstellung eines carbonfaserverstärkten Bauteils auf. Das Highlight des Thinking August, einer Initiative der Landesagentur Leichtbau BW. Zu sehen ist das System auf der Composites Europe in Halle 7 am Stand D12 in Stuttgart.
Carbonfaserband-Ablage automatisch: Der Ablegekopf Crosslayer von M&A Dieterle baut ähnlich wie ein 3D-Drucker ein belastungsoptimiertes Preform für die Herstellung eines carbonfaserverstärkten Bauteils auf. Das Highlight des Thinking August, einer Initiative der Landesagentur Leichtbau BW. Zu sehen ist das System auf der Composites Europe in Halle 7 am Stand D12 in Stuttgart.
(Bild: M&A Dieterle)

Die Geometrie des Geleges, der Schichtaufbau und die Faserorientierungen lassen sich, wie M&A Dieterle betont, auf Knopfdruck einstellen. So profitiere der Anwender durch weniger Verschnitt und damit weniger Materialkosten.

Carbonfaserverarbeitung wie mit dem 3D-Drucker

„Der Crosslayer ist so etwas wie ein Drucker für unidirektionale Gelege“, sagt Dr. Bettina Schrick, Projektmanagerin bei der M&A Dieterle GmbH in Ottenbach. Genauer gesagt, legt die Anlage Carbonfaserbänder nach vorheriger Programmierung automatisiert und präzise ab. „Man kann nicht nur die Geometrie des Geleges und die Orientierung der Carbonfaserbändchen einstellen, sondern auch den Aufbau der Lagen des Geleges bestimmen“, konkretisiert Schrick. Der Ablegekopf des Crosslayer spult dabei das Carbonfaserband ab, fixiert es mittels Wärmeeintrag, schneidet das Band und baut Schicht für Schicht die Tapes zu einem Preform auf, beschreibt die Expertin. So gewinne man eine große designerische Freiheit, durch die besonders flexibel produziert werden könne. „Im Vergleich zur manuellen Ablage kann man nicht nur viel schneller die Preforms herstellen, sondern auch die Prozesssicherheit verbessen, weil beim Zuschneiden und Legen der Tapes keine der sonst unvermeidlichen Abweichungen entstehen“, erklärt Schrick.

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Die Vorteile der neuen Art der Faserablage in Kurzfassung:

  • Automatisierte Faserablage bei geringen Anschaffungskosten der Anlage;
  • Material, Geometrie, Orientierung sowie Lagenaufbau sind frei wählbar;
  • Kurze Einlernphase und einfache Programmierung;
  • Mehr Prozesssicherheit, weniger Verschnitt und dadurch geringere Kosten;
  • Mit Stickprozess kombinierbar.

„Wir wollen mit dem Crosslayer die Einstiegshürde für den Faserverbundleichtbau für Neueinsteiger überwindlicher machen. Es handelt sich um eine relativ günstige sowie einfach zu bedienende Anlage für die automatisierte Ablage von Faserbändchen zu CFK-Premforms“, sagt Schrick. Sie beschreibt, dass er sozusagen ein System zwischen Handablage und teurem, hoch automatisiertem Tapeablegeprozess ist.

Sparfaktoren bei der CFK-Teileherstellung

Niedrige Kosten seien auch beim Betrieb der Anlage ein Thema. Durch die präzisere, automatisierte Ablage der Carbonfaserbänder verringert sich der Verschnitt des Materials, was Ressourcen und somit auch Kosten spart, so Schrick. Um sich mit dem Crosslayer und dessen Programmierung vertraut zu machen, sei zudem keine lange Einlernphasen notwendig. „Nach zwei bis drei Tagen ist man fit für die Praxis der automatisierten CFK-Preformherstellung“, verspricht Schrick.

Die Faserbänder lege die Maschine außerdem auf einem entnehmbaren Rahmen ab, der auch kompatibel zu Stickmaschinen sei, wodurch sich die Halbzeuge etwa per Tailored Fiber Placement (TFP) weiterverarbeiten lassen könnten. Der Crosslayer wurde laut M&A Dieterle in einem Konsortium mit Filacon by Tajima GmbH (Winterlingen) und dem Institut für Flugzeugbau (IFB) der Universität Stuttgart entwickelt. Das mittelständische Familienunternehmen M&A Dieterle hat sich seit 1964 auf die Entwicklung und Konstruktion von Sondermaschinen und Anlagen mit dem Fokus auf Werkzeugmaschinen, Maschinen für die Textil-, Pharma- und Papierindustrie sowie Baumaschinen spezialisiert.

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