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Compositeverarbeitung

Thermoplastische Prozesskette für die Serie ist komplett

| Redakteur: Peter Königsreuther

Die Industrieanlage Fibercon haben Forscher des Fraunhofer ICT zusammen mit Dieffenbacher-Spezialisten entwickelt. Dahinter verbirgt sich die Prozesstechnik zur Konsolidierung thermoplastischer Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe (UD-Tapes) auf Basis der am Fraunhofer ICT entwickelten strahlungsinduzierten Vakuumkonsolidierung, wie die Experten sagen.
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Die Industrieanlage Fibercon haben Forscher des Fraunhofer ICT zusammen mit Dieffenbacher-Spezialisten entwickelt. Dahinter verbirgt sich die Prozesstechnik zur Konsolidierung thermoplastischer Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe (UD-Tapes) auf Basis der am Fraunhofer ICT entwickelten strahlungsinduzierten Vakuumkonsolidierung, wie die Experten sagen. (Bild: Fraunhofer ICT)

Die neu entwickelte Industrieanlage Fibercon schließt nach Aussage von ICT-Forschern die thermoplastische Prozesskette, um UD-Tapes für den Leichtbau auch in Serienanwendungen verarbeiten zu können.

Zusammen mit Dieffenbacher, einem führenden Anlagenhersteller, entwickelte das Fraunhofer ICT auf Basis des Prinzips der strahlungsinduzierten Vakuumkonsolidierung, wie es heißt, die Fibercon-Anlage, die einen revolutionären Ansatz industriell nutzbar macht und die sogenannte „Fiberforge“-Thermoplast-Tapelegetechnologie optimal ergänzt. Mit der als „Tailored blank line“ bezeichneten Idee ließenen sich maßgeschneiderte Organobleche (Tailored blanks) aus unidirektional faserverstärkten Thermoplastbändern (UD-Tapes) im Großserientakt herstellen. Diese können dann per „Hybrid Molding“ umgeformt und funktionalisiert werden, sagen die Experten. Die vollständige Prozesskette, die sich sowohl für Standard- als auch für Hochtemperaturthermoplaste eigne, sei ab sofort am Fraunhofer ICT in Pfinztal verfügbar.

Anlage steht nun für Forschung und Entwicklung parat

In diesem Prozess, heißt es, wird Unterdruck plus Infrarotstrahlung genutzt, um das Material schonend, direkt und schnell in geschützter Atmosphäre aufzuheizen und gleichzeitig zu verpressen. Dieses Konzept ermögliche eine schnelle und effiziente Konsolidierung, weil keine hohen Metallmassen zyklisch temperiert und bewegt werden müssten. „Mit der Technik können die meisten Thermoplaste trennmittelfrei konsolidiert werden. Das ist außer der geringen Zykluszeit eine zunehmend zentrale Anforderung für die automatisierte Weiterverarbeitung im Kleben und Lackieren sowie bei der Funktionalisierung im Hybrid Molding“, sagt der Pionier dieser Technologieentwicklung Dr. Sebastian Baumgärtner vom ICT. Mit der neuen Anlagentechnik sei die Prozesskette vom Tape bis zum finalen thermoplastischen Faserverbundbauteil durch die ICT-Forscher geschlossen ,und stehe nun für die gemeinsame Nutzung in Forschungs- und Entwicklungsprojekten zur Verfügung. Zum offerierten Know-how bezüglich der großserientauglichen Anlagentechnik gehöre auch, dass das Fraunhofer ICT prozessspezifische Unterstützung bei der Bauteilkonzeption und der simulativen Auslegung gebe.

Engpässe im Prozess erkennen und ausmerzen

Ein Forschungsschwerpunkt am Fraunhofer ICT bildet, wie es heißt, die Prozessentwicklung für den wirtschaftlichen Leichtbau. Außer der Optimierung von etablierten Prozessen, würden komplette Prozessketten hinterfragt und basierend auf dem aktuellen Stand der Forschung neu überdacht. Mit dieser Vorgehensweise sei es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bereits 2012 gelungen, einen sogenannten „Bottleneck“-Prozess, der einen Engpass in der Prozesskette des Thermoplast-Tapelegens darstellte, zu identifizieren – eben die Konsolidierung der Bauteile.

Strahlen und Vakuum konsolidieren effektiver

Bei der Konsolidierung werden Einzellagen unter Druck und Temperatur stoffschlüssig miteinander verbunden und der Porengehalt des Verbunds reduziert. Klassischerweise erfolgt dieser Prozess in energie- und kostenintensiven kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Pressprozessen, sagen die Forscher. Dieser Prozessschritt aber sei entscheidend für die reproduzierbare Weiterverarbeitung und eine maximale Performance der maßgeschneiderten Halbzeuge. In einem innovativen Entwicklungsansatz konnte dafür eine neue Lösung geschaffen werden: Die strahlungsinduzierte Vakuumkonsolidierung (radiation induced vacuum consolidation), erklären die ICT-Experten bezüglich der Grundlage des neuen Forschungserfolgs namens Fibercon.

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