Hoch belastbar und weniger Verschnitt

Als Wärmequelle bei der Verarbeitung der unidirektionalen Tapes werden Infrarotstrahler eingesetzt / Bildquelle: Fraunhofer IPT

Bei der Herstellung belastungsfähiger Bauteile aus Organoblechen aus Faserverbundwerkstoffen, beispielsweise für den Automobil-, Flugzeug- und Maschinenbau, fällt heute oft ein hoher Anteil an Verschnitt an. Um hier wertvolle Ressourcen zu sparen, hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT im Forschungsprojekt E-Profit gemeinsam mit Partnern eine neue, automatisierte Produktionsanlage entwickelt: Damit lassen sich belastungsoptimierte Organobleche mit weniger Verschnitt herstellen. 

Stand-Alone-System zur automatisierten Herstellung individuell angepasster Organobleche / Bildquelle: Fraunhofer IPT

Organobleche sind Kunststoff-Halbzeuge aus Fasergeweben, die in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet sind. Sie lassen sich durch Erwärmung leicht umformen und gegenüber vielen herkömmlichen Leichtbauwerkstoffen deutlich schneller, ressourcenschonender und energiesparender verarbeiten – bei gleichen oder sogar besseren technischen Bauteileigenschaften. Ein automatisiertes System für die Herstellung belastungs- und verschnittoptimierter Organobleche aus thermoplastischen Tapes war jedoch bisher am Markt nicht erhältlich.

Mit der neuen Anlage aus dem Projekt E-Profit können nun sowohl Kohlenstoff- als auch Glasfasertapes mit verschiedenen Matrixmaterialien kombiniert werden. Die Laminate lassen sich durch beliebig einstellbare Faserorientierungen genau an den jeweiligen Anwendungsfall und die gewünschte Belastbarkeit anpassen. Damit gelingt erstmals eine vollständig automatisierte Herstellung belastungs- und verschnittoptimierter Organobleche einschließlich Umformung, Funktionalisierung und Besäumung.

Die sichere und robuste Anlage, die das Fraunhofer IPT gemeinsam mit seinen Projektpartnern entwickelt hat, nutzt Infrarotstrahler als Wärmequelle zum Verschweißen der einzelnen Lagen und kommt ohne Zusatzausrüstung wie Roboter oder Umhausungen aus. Sie arbeitet bereits heute mit Ablagegeschwindigkeiten bis zu 1m/s und kann Organobleche mit einer Gesamtbreite von derzeit maximal 1 m herstellen. Da die Konsolidierung schon im Herstellungsprozess inbegriffen ist, entfällt außerdem dieser nachgelagerte Prozessschritt. Durch ihre variable, flächige Konsolidierstrecke eignet sich die Anlage damit für eine große Vielfalt an Einsatzfeldern.

Die neue Anlage wurde im Rahmen des Forschungsprojekts „E-Profit – Energieeffiziente Produktion funktionsintegrierter thermoplastischer Faserverbundbauteile“ entwickelt. Das Projekt wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.

http://www.ipt.fraunhofer.de