Die traditionellen Märkte für glasfaserverstärkte duroplastische Kunststoffe bleiben stabil. Thermoplastcomposites starten bei hybriden Verarbeitungsprozessen durch. Mit pragmatischen Ideen packt die Faserverbundindustrie die Recyclingfrage an.

Das Arevo-„ebike“ hat einen 3D-gedruckten CFK-Monocoque-Rahmen, in den u. a. der Drivematic-Getriebeaktuator von Oechsler integriert werden kann

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Faserverbundkunststoffe (FVK)

Glasfasern / -matten

Kunststoff Werkstoffe

Verstärkungsstoffe

Reaktionsharze

Duroplaste

Kohlenstofffasern / -matten

Sekundärfasern

Kunststoff-Rezyklat

Fasern

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe.de

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Aramidfasern

Harzsysteme für Composite-Herstellung

Phenolharze

Harze, Epoxid

Duroplastische Werkstoffe

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Hochleistungskunststoffe

Thermoplaste

Große Vielfalt und pragmatische Ideen

Thermoplastische Spritzgießbauteile können durch lokale Endlosfasern in Verbindung mit metallischen Lasteinleitungselementen gezielt verstärkt werden. Dadurch sind sie für strukturelle Anwendungen wie Querlenker und Getriebeträger geeignet.

Roboterbasiertes Faserwickeln von komplexen Spritzgießeinlegern: Mit flächigen Verstärkungshalbzeugen lassen sich die komplexen Konturen nicht oder nur mit hohem Aufwand drapieren 

Lokale Endlosfaserverstärkung durch die 3D-Skelett-Wickeltechnik

Leichtbau

UD-Tapes

Industrieroboter

Montagetechnik

Dreidimensionale Faserskelette

Gute Ideen und Vorsätze haben viele. Diese zielstrebig umsetzen, schaffen nur wenige. Gemeistert haben diese Hürde die Jungunternehmer Julian Reitze und Stefan Zender.

Säge- und Hobelspäne aus der holzverarbeitenden Industrie, PLA als Bindemittel – das Rezept für ökologisch verträgliche Kaffeekapseln

Ein Start-up produziert Bio-Kaffeekapseln aus Holz und Pflanzenstärke in Millionenstückzahl

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Biokunststoffe

Holz

Auf dem Holzweg erfolgreich

Thermoplastischen Tapes wird Großes zugetraut. Sie sollen die nächste Generation der thermoplastischen Composites prägen. Dazu muss das Legen der Tapes hochgenau erfolgen. Allerdings darf die Tapeverarbeitung nicht zu aufwendig werden, damit die Wirtschaftlichkeitsrechnung aufgeht. Durch Kombination hochpräziser Steuerungssoftware mit Kameratechnik beim Tapelegen leistet Engel einen wichtigen Beitrag für den Durchbruch dieser Technologie.

Für eine hohe Fertigungseffizienz wird eine Tapelegezelle vorzugsweise mit zwei Robotern und einer Kamerastation ausgerüstet

Softwarebasiertes Tapelegen mit Kamera bereitet thermoplastischen Composites den Weg

Anlagen zur Composite-Herstellung

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Kameras

Fertigungsautomation

Bildverarbeitung

Automatisierungstechnik

Optische Mess- und Prüfverfahren

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Blick fürs Essenzielle

Gewindeeinsätze sorgen für eine sichere Anbindung von Hybridbauteilen. Bei Langzeitbelastung kann es bei Thermoplasten allerdings aufgrund von Druck und Temperatur zu Setzeffekten kommen, wodurch eine beständige Verschraubung nicht mehr gewährleistet ist.

Metallgewindeeinleger mit beidseitiger Oberflächenstrukturierung verhindert ein Kriechen von Thermoplasten in Hybridbauteilen  © IK, IWF

Oberflächenstruktur sorgt für sichere Verankerung von Gewindeeinlegern in Organoblechen

Automotive

Elektronik

Kunststoffe

Photonik

Optik

Setzeffekte in Hybridbauteilen verhindern

Zur Erwärmung von endlosfaserverstärkten Thermoplasten eignet sich auch der Joule-Effekt. Am Institut für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem Halbzeuge über Kontaktelemente bestromt werden.

Joulesche Erwärmung: Durch Halbzeuge fließt Strom über direkte Kontaktelemente und erwärmt das Bauteil von innen heraus über das gesamte Volumen

Einfluss der Kontaktierung auf die Joulesche  Erwärmung endlosfaserverstärkter Thermoplaste

Heizeinrichtungen, elektrisch

Faserverarbeitung

Kunststofffasern

Richtig heiß mit runden Ecken

Die Digitalisierung bietet die Möglichkeiten größere Stückzahlen zu niedrigeren Kosten zu fertigen und lässt sich auf die Produktion von Faserverbundbauteilen gut anwenden.

Der automatisierte Kitting-Prozess integriert die Produktionsschritte Nesting, Schneiden, Etikettierung und Kitting in eine einzelne Fertigungszelle

Digitalisierung senkt Kosten und Materialverschnitt und steigert die Effizienz

Composite-Halbzeuge

Automatisiert zu Faserverbundbauteilen

Für eine schnelle Lebensdauerabschätzung von kurzglasfaserverstärkten Kunststoffe wird der Einfluss wechselnder Last und Frequenz in Form von Lastkollektiven auf die Werkstoffermüdung  untersucht und eine integrative Berechnungsmethodik zur Strukturauslegung vorgestellt.

Kurzglasfaserverstärkte Thermoplaste im Stresstest

Kollektives Versagen vermeiden

Der Leichtbau gewinnt besonders im Automobilbau zunehmend an Bedeutung und ist Thema in zahlreichen Forschungsprojekten. Welch hohes Potenzial das Faser-Direkt-Compoundieren von Arburg hierfür bietet, zeigt das Verbundprojekt MoPaHyb – Modulare Produktionsanlagen für Hybridbauteile.

Mit der Kombination aus Spritzpressen und FDC-Verfahren lassen sich, wie bei dieser Sitzlehne, bisher nicht herstellbare Bauteildimensionen umsetzen

MoPaHyb-Projekt: Leichtbauverfahren FDC in Kombination mit Spritzpressen

Hybridtechnik

Pressen von Kunststoffen

Hybrid-Spritzgießen (Metall / Kunststoff)

Langglasfaserverarbeitung im großen Stil

Kleinwindenergieanlagen lassen sich aktuell im Binnenland kaum rentabel betreiben . Die Partner EAB Gebäudetechnik Luckau GmbH und das Fachgebiet Polymerbasierter Leichtbau der BTU Cottbus-Senftenberg haben dieses Manko nun behoben: Passive Smartblades aus 3D-gedruckten Formwerkzeugen passen sich den Windverhältnissen an. Dies gelingt durch einen intelligenten Lagenaufbau und dessen Biege-Torsions-Kopplung.

Das neuentwickelte Rotorblatt ist speziell für Schwachwindregionen geeignet und passt sich eigenständig an die Windlast an

Additiv gefertigte FKV-Formwerkzeuge für FKV-Bauteile von Kleinwindenergieanlagen

Simulation Produkt- / Formteildesign

Software

Simulation

Finite Methoden

Ingenieurwissenschaften

Technische Mechanik

Windkraft

Energieerzeugung

Erneuerbare Energie

Analysetools, FEM

Additive Fertigung

Hocheffiziente adaptive Faserverbund-Rotorblätter

Leichtbau ist eine Möglichkeit, den CO<sub>2</sub> -Ausstoß etwa von Fahrzeugen zu reduzieren. Auch bei den eingesetzten Materialien lässt sich der CO<sub>2</sub> -Verbrauch durch den Einsatz von Biokunststoffen verringern. Die Entwicklung eines biobasierten duroplastischen Materials zeigt, dass sich Biokunststoffe für die Herstellung von SMC-Halbzeugen eignen.

Als Demonstrator wurde ein Heckspoiler gefertigt. Die Herstellung des Bauteils zeigte, dass das teilweise biobasierte Halbzeug sehr gute Fließeigenschaften aufweist. Auch das Füllen komplexer verrippter Strukturen ist unter konventionellen Verarbeitungsparametern möglich

Duroplast mit geringerer Dichte auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen

Halbzeuge und Zwischenprodukte spanend

Halbzeuge und Zwischenprodukte spanlos

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Leichter mit Biokunststoff

Wenn ein Werkzeugbauer und ein Heißkanalhersteller sich zusammentun und vor ausgewählten Kunden für eine bestimmte Technik trommeln, ist klar, dass davon beide profitieren wollen. Weniger klar ist, warum diese lange bekannte Technik nicht längst eine noch größere Verbreitung gefunden hat.

Die drei sehr unterschiedlichen Teile eines Seitentürmoduls können in einem Werkzeug in hoher Qualität gefertigt werden, weil sich Druck, Fließgeschwindigkeit und Volumen der Schmelze in jeder Kavität feinfühlig regeln lassen

 Siebenwurst und HRSflow veranstalten gemeinsame Kundentage

Doriat, Clemens, Dr.

Montage

Spritzgießwerkzeuge

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Normalien und Heißkanaltechnik

Komponenten für die Kunststoffverarbeitung

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Stanzmaschinen, Kunststoff

Sondermaschinen

Stanzpressen

Maschinen für die spanlose Fertigung

Pressen

Stanzwerkzeuge

Heißkanalsysteme

Es bleibt in der Familie

Die zunehmende Bedeutung von Windenergie und Elektromobilität führt zu einem höheren Bedarf an Leichtbaulösungen. Diese müssen hohe mechanische Stabilität und Zuverlässigkeit garantieren. Kopplungsmittel sorgen für eine starke Verbindung zwischen Harz und Verstärkung, wodurch haltbarere und langlebigere Materialien bei gleichzeitig erhöhter Gestaltungsfreiheit möglich sind.

Mit Kopplungsmitteln lassen sich u. a. die mechanischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen für Windkraftanlagen verbessern

Kopplungsmittel steigern die Leistungsfähigkeit von Verbundwerkstoffen

Elektromobilität

Mobilität

Additive

Das schwächste Glied der Kette stärken

Studierende am PFH Hansecampus Stade entwickeln Sitzsystem für elektrisch unterstütztes Handbike.

Maximilian Miller, Hannes Hartung, Jan Matti Tinnemeyer, Thalea Kröger und Dennis Beck (von links) haben während des 5. Semesters ihres Bachelorstudiums Verbundwerkstoffe / Composites am PFH Hansecampus Stade ein Sitzsystem für ein dreirädriges Fahrzeug, ein sogenanntes Handbike entwickelt

Technik Trend

Mehr Mobilität für körperlich behinderte Menschen

Innendruckbelastungen sind typisch für faserverstärkte Kunststoffbauteile. Durch einen drehenden Werkzeugkern kann die Faserorientierung beim Spritzgießen gezielt beeinflusst und damit die Berstdruckfestigkeit von Bauteilen erhöht werden. Eine neu entwickelte Simulationsmethodik ermöglicht es, diese veränderte Faserorientierung bei der Auslegung zu berücksichtigen.

Praktische Umsetzung eines Werkzeugsystems mit drehendem Kern.

Werkzeugsystem mit drehendem Kern verbessert mechanische Eigenschaften

Werkstoffprüfung, mechanisch

Messtechnik

Werkstoffprüfung

Spritzgießsimulation

Auslegungsmethodik für innendruckbelastete Bauteile

Composites Germany gibt erneut Einblicke zum Marktgeschehen im Bereich faserverstärkter Kunststoffe. Die anhaltenden Effekte der Corona-Pandemie sowie steigende Energiekosten und der Krieg in der Ukraine belasten die Unternehmen.

Composites Germany gibt erneut Einblicke zum Marktgeschehen im Bereich faserverstärkter Kunststoffe. Die anhaltenden Effekte der Corona-Pandemie, die vor allem den Bereich Mobilität treffen, sowie steigende Energiekosten und der Krieg in der Ukraine belasten die Unternehmen.

Die Wirtschaft generell, aber auch die Industrie im Speziellen hat derzeit mit zahlreichen Herausforderungen zu kämpfen. Die mittlerweile über zwei Jahre andauernden negativen Effekte der Corona-Pandemie treffen nach wie vor einzelne Teilsegmente der Composites-Industrie. Von entsprechenden Rückgängen war und ist der Mobilitätsbereich besonders betroffen. Das zeigen die aktuellen Kennzahlen zum Markt für faserverstärkte Kunststoffe (siehe Kasten).

Hinzu kommen in jüngster Zeit stark steigende Energiekosten, die eine enorme Belastung darstellen. Vor allem entsprechende Aufschläge auf Kraftstoff und Gas dürften ein zentrales Thema in den nächsten Monaten werden. Hinzu kommen weiterhin Probleme in den internationalen Lieferketten und teils stark steigende Rohstoffpreise bei teilweise mangelnder Verfügbarkeit. Der Krieg in der Ukraine hat viele Bereiche, vor allem in den Zulieferketten zusätzlich belastet. Insgesamt haben diese und weitere Effekte die Stimmung in der Composites-Industrie bei der aktuellen Befragung stark belastet.

Die Bewertung der eigenen Geschäftslage der Unternehmen gibt im Vergleich zur letzten Befragung deutlich nach und sackt erstmals seit eineinhalb Jahren wieder deutlich ab. Die Massivität des Rückganges ist allerdings deutlich weniger stark als im Rahmen der einsetzenden Corona-Pandemie.

Auch die Erwartungen an die zukünftige Marktentwicklung ziehen deutlich nach unten. Die entsprechenden Kennwerte für die generelle Geschäftslage sind stark rückläufig und rutschen auf einen historischen Tiefstand seit Beginn der Erhebung. Auch für das eigene Unternehmen zeigen sich die Befragten hinsichtlich ihrer Zukunftserwartungen weniger optimistisch.

Hier zeigt sich die Bewertung der Geschäftslage des eigenen Unternehmens weniger drastisch. Die Kurve verläuft trotz negativer Ausschläge deutlich weniger steil. Die Effekte auf das eigene Unternehmen werden damit weniger massiv erwartet als auf die Industrie insgesamt.

Erwartungsgemäß trübt sich auch das Investitionsklima ein. Es lässt sich jedoch feststellen, dass die Werte insgesamt relativ hoch bleiben. 70 % der Befragten halten Maschineninvestitionen für möglich oder planen diese. Dieser Wert sackt im Vergleich zur vorherigen Markterhebung etwas ab, zeigt aber eine deutlich weniger dramatische Entwicklung als die vorgenannten Faktoren.

Erwartungen an Anwendungsindustrien unterschiedlich

Die starke Heterogenität der Anwendungen im Composites-Bereich wurde bereits angesprochen. In der Befragung werden die Teilnehmer gebeten, ihre Einschätzung hinsichtlich der Marktentwicklung unterschiedlicher Kernbereiche zu geben. Die Erwartungen zeigen sich äußerst unterschiedlich.

Generell steigt über alle Anwendungsfelder der Anteil der pessimistischen Erwartungen. Liegt dieser fast durchweg im einstelligen Bereich, so nimmt der Anteil der derjenigen, die eine Verschlechterung der Marktsituation in den jeweiligen Anwendungsindustrien annehmen deutlich zu. Größere Rückgänge werden, analog zu den letzten Erhebungen, vor allem für die Bereiche Automobil, Luftfahrt und Maschinenbau erwartet.

Erstmals zeigt sich aber auch der Bereich Infrastruktur/Bau mit stärkeren negativen Erwartungen. Speziell dieses Segment reagiert oftmals eher langsam auf entsprechende kurzfristige, wirtschaftliche Schwankungen und zeigte sich bislang relativ robust gegenüber den oben genannten Krisen. Es bleibt abzuwarten, ob sich entsprechende Vorahnungen erfüllen, oder sich die Bauindustrie weiterhin gegen entsprechend negative Einflussfaktoren behaupten kann.

Regional bleiben in der aktuellen Erhebung Deutschland, Europa und Asien die Weltregionen, aus denen die wesentlichen Wachstumsimpulse für das Composites-Segment erwartet werden. Werkstoffseitig setzt sich der Paradigmenwechsel weiter fort. Wurde von den Befragten in den ersten 13 Erhebungen stets CFK als Material genannt, aus dessen Umfeld die wesentlichen Wachstumsimpulse für den Composites-Bereich zu erwarten sind, so werden die wesentlichen Impulse mittlerweile durchweg von GFK, oder materialübergreifend erwartet.

Die Industrie befindet sich derzeit in einem äußerst schwierigen Spannungsfeld aus steigenden Kosten, Problemen in den Lieferketten, mangelnder Verfügbarkeit bestimmter Halbzeuge und Rohstoffe, zunehmender politischer Instabilität und sehr pessimistischer Zukunftserwartungen. Alle relevanten Indikatoren der aktuellen Composites-Erhebung zeigen derzeit nach unten. Der Composites-Index gibt daher, nach einer leichten Erholung über die letzten 1,5 Jahre diesmal deutlich nach und fällt, vor allem im Hinblick auf die Zukunftserwartungen auf neue Tiefststände ab.

Die Industrie generell, aber vor allem auch die Composites-Industrie in Deutschland hat sich in der Vergangenheit gegenüber Krisen stets als sehr stabil gezeigt und war vielfach in der Lage entsprechende Negativentwicklungen schnell wieder aufzufangen. Die gesamte Produktionsmenge für Composites in Europa konnte im letzten Jahr bereits wieder das Vorkrisennievau von 2019 erreichen. Deutschland bleibt weiterhin das wichtigste Herstellungsland in Europa mit einem Marktanteil von fast 20 %. Es bleibt zu hoffen, dass die Rückgänge in den kommenden Monaten weniger stark werden als erwartet und die Composites-Industrie weiter auf Wachstumskurs bleiben kann.

Composites Germany c/o VDMA 

http://www.composites-germany.org

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (Symbolbild)

Composites-Index – Bewertung derzeitige generelle Geschäftslage

Einschätzung zur Entwicklung ausgewählter Anwendungsbereiche

Composites-Index – Bewertung zukünftige generelle Geschäftslage

Einschätzung zu Maschinen- und Anlageninvestitionen im kommenden halben Jahr

2022-08-03 - Composite Germany

Composites-Markt: Aktuelle Krisen belasten Stimmung 

Zum 19. Mal hat Composites Germany aktuelle Kennzahlen zum Markt für faserverstärkte Kunststoffe erhoben. Befragt wurden alle Mitgliedsunternehmen der drei großen Trägerverbände von Composites Germany: AVK, Leichtbau Baden-Württemberg und VDMA-Arbeitsgemeinschaft Hybride Leichtbau Technologien.

Um die problemlose Vergleichbarkeit der unterschiedlichen Erhebungen zu gewährleisten, wurden auch in diesem Halbjahr keine Änderungen bei der Befragung durchgeführt. Erhoben wurden erneut überwiegend qualitative Daten in Bezug auf die aktuelle und zukünftige Marktentwicklung.

<ul><li>aktuelle Krisen belasten Stimmung in der Composites-Industrie</li><li> Zukunftserwartungen pessimistisch</li><li> Investitionsklima trübt sich ein</li><li>Erwartungen an Anwendungsindustrien unterschiedlich</li><li> GFK bleibt Wachstumstreiber</li><li>Composites-Index rutscht ab</li></ul>

Die nächste Composites-Markterhebung erscheint im Januar 2023.