Fachtagung Carbon Composites 2013 Wirtschaftliche Compositefertigung mittels unidirektionaler Halbzeuge

Henning Janssen vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen verrät, wie die wirtschaftliche, weil automatisierte Fertigung von Composites aus unidirektionalen Halbzeugen funktioniert.

Anbieter zum Thema

Schages GmbH & Co.KG

WITTENSTEIN SE

G+K Umformtechnik GmbH

Carbon Composites e.V.

Thermoplastische Faserverbundkunststoffe (FVK) gewinnen zunehmend an Bedeutung, da sie aufgrund ihrer Wiederaufschmelzbarkeit schnelle, wirtschaftliche Herstellungsprozesse ermöglichen. Bisher werden in der Automobilindustrie hauptsächlich textilbasierte, kontinuierlich hergestellte Organobleche verwendet.

Anwendungsspezifisch optimierte Organobleche

Großes Optimierungspotenzial liegt in der Verwendung von belastungs- und verschnittoptimierten Organoblechen, die an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst sind. Durch die Belastungsoptimierung werden die teuren Kohlenstofffasern nur dort eingesetzt, wo sie wirklich benötigt werden. Dies führt zu einer Steigerung des Leichtbaupotenzials, der Ressourceneffizienz und der Wirtschaftlichkeit. Die Ressourceneffizienz lässt sich durch eine Verschnittoptimierung weiter steigern.

Die Partner im vom BMBF geförderten Projekt „E-Profit“ entwickeln deshalb eine ressourceneffiziente, großserientaugliche Prozesskette zur Fertigung von FVK-Leichtbaukomponenten unter Verwendung von belastungs- und verschnittoptimierten Organoblechen. Ein automatisiertes System für die Herstellung von konsolidierten belastungs- und verschnittoptimierten Organoblechen ist zurzeit am Markt nicht verfügbar und wird daher erstmalig vom Fraunhofer IPT in einer Produktionsanlage umgesetzt.

Die Anlage ermöglicht es, konsolidierte belastungs- und verschnittoptimierte Organobleche aus vollkonsolidierten unidirektional verstärkten, thermoplastischen Halbzeugen (Tapes) ohne nachgeschalteten Konsolidierungsschritt herzustellen. Ein nachgeschaltetes Multifunktions-Umformwerkzeug erlaubt die großserientaugliche Bauteilherstellung im Thermoforming-Prozess mit hauptzeitparalleler Insertintegration und Besäumung des Bauteils im Werkzeug, sodass weitere Prozesschritte entfallen können.

Große Teile aus Organoblechen im Visier

Da sich die Verwendung von Organoblechen auf relativ kleine Bauteile beschränkt, entwickelt das Fraunhofer IPT ebenfalls Verfahren, die die Herstellung großer Bauteile, wie etwa Rohre, ermöglichen. Die Prozess- und Systementwicklung im Projekt »GreenGlassFiber« dient der automatisierten Produktion von Wickelbauteilen aus endlosglasfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen (GFK).

Durch die Entwicklung des CO2-laserunterstützten Wickelns ist es möglich, nicht eingefärbte (milchig transparente) GFK-Halbzeuge zu verarbeiten ohne die zeit-, energie-, emissions- und kostenaufwändigen Prozessschritte zur Aushärtung im Autoklaven zu durchlaufen, die zur Zeit bei duroplastischen GFK-Bauteilfertigung notwendig sind. Dies steigert nicht nur die Ressourceneffizienz und spart Energie, sondern vermeidet auch umweltschädliche Emissionen, wie etwa die Styrol-Ausgasungen bei der Duroplast-Verarbeitung und von Lösungsmitteln zum Reinigen der Duroplastrückstände auf den Anlagen.

(ID:42311946)