Bei der Herstellung von RTM-Strukturbauteilen können die textilen Halbzeuge mit einem speziellen Webverfahren lokal in unterschiedlichen Verlegewinkeln verstärkt werden. Auf diese Weise lassen sich die mechanischen Eigenschaften entlang hoch beanspruchter Bereiche verbessern. 

ORW-Verfahren ermöglicht multiaxiale lokale Verstärkung für RTM-Strukturbauteile 

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Glasfasern / -matten

Kohlenstofffasern / -matten

Faserverarbeitung

Resin Transfer Molding

Gewebe, technisch

Aus einem anderen Blickwinkel 

Die Branche prognostiziert sich gute Zeiten. Neue Leichtbauprodukte entstehen mittels hybriden Werkstofftechnologien und findigen Automatisierungslösungen. Für die Großserie wird kostengünstiges SMC in anspruchsvollen Varianten interessant. 

Faserverstärkte Kunststoffe gestalten die Zukunft von Mobilität, Energieversorgung  und Infrastruktur 

Kunststoff Werkstoffe

Duroplaste

Fasern

Reaktivsysteme und FVK 

Anfang des Jahres eröffnete Toray in der Nähe von München ein europäisches Anwendungszentrum speziell für Automobilapplikationen. Von eigens hergestellten Carbonfasern über technische Kunststoffcompounds bis hin zu Batterieelementen wie Separatorfolien wird ein breites Portfolio aus einer Hand geboten. Kunststoffe sprach mit Konzernmanagern über Einschätzung und Strategie. 

Mit einem neuen Anwendungszentrum nimmt Toray die europäische Autoindustrie ins Visier 

Hochleistungskunststoffe

Polyamide

Japanische Multimaterialisten 

In Faserkunststoffverbunden wie CFK und GFK stellen Impactschäden hohe Herausforderungen an die zerstörungsfreie Prüftechnik, weil die anisotrope Werkstoffstruktur die Ergebnisinterpretation herkömmlicher Prüfverfahren erheblich erschwert. Mithilfe der Resonanten Frequenzsweep-Thermografie lässt sich innerhalb kurzer Zeit auf einfache Art und Weise die Existenz von signifikanten Impactschäden sicher detektieren. 

Impactschäden in CFK schnell und einfach finden 

Optische Mess- und Prüftechnik

Thermographie

Ultraschallprüfgeräte

Qualitätssicherung

Fehlstellen zum Leuchten bringen 

Die deutschen Composites-Hersteller blicken zuversichtlich in die Zukunft. Allgemein wird die aktuelle Geschäftslage allerdings kritischer gesehen als noch im vergangenen Halbjahr. Vor allem im Automobilbereich erwarten die Hersteller einen Rückgang. 

Geschäftsklima trübt sich etwas ein 

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Markt & Wirtschaft

kunststoffe.de

Composites-Branche noch positiv gestimmt 

Durch die Nachbearbeitung carbonfaserverstärkter Kunststoffe entstehen feine Stäube und Fasersplitter. Während der Produktion und Verarbeitung sind diese gesundheitsschädlich. Das inspirierte einen Orthopädietechniker dazu, das Herstellungsverfahren von Carbon-Composite-Bauteilen so zu adaptieren, dass Carbonstaub gebunden wird und die mechanischen Eigenschaften verbessert werden.  

Bruchfeste Verbundwerkstoffe durch Polyethylenfasern mit dem Prepoflex-Verfahren 

Staub und Splitter gebannt 

Für die Produktion von Organoblechbauteilen haben erste Verfahren Serienreife erreicht. Im Fokus der weiteren Entwicklung stehen jetzt Lösungen für thermoplastische Tapes mit Verstärkung aus Glas- und Carbonfasern. Die dafür notwendigen Erfahrungen sammelt der Spritzgießmaschinenbauer und Systemanbieter Engel auch bei der Herstellung eigener Produkte. So besitzen einige Roboter einen Carbon-Arm in Leichtbauweise. Kernstück der Fertigung ist eine Tape-Legezelle, die auf dem Pick-and-Place-Prinzip beruht. 

Thermoplastische Tapes erfordern neue Prozesstechnologien 

Automatisierungstechnik

Spritzgießen

Schicht für Schicht Präzision und Hochleistung 

Im Fokus des Projekts steht die Untersuchung natürlicher biologischer Konstruktionsprozesse langfaseriger Verbundstrukturen. Als Vorbild dient hierbei die Larve der Apfelblatt-Motte. 

Pavillon aus carbon-glasfaserverstärkten Verbundwerkstoffen 

Technik Trend

Inspiration aus der Natur 

Die Herstellung von carbonfaserverstärkten Kunststoffbauteilen für den automobilen Serieneinsatz muss schnell und günstig sein. Ideal dafür wäre ein einstufiges Verfahren. Im Rahmen einer Potenzialstudie wurde eine selektive Faserablage-Einrichtung untersucht, die Faserablage, Harzinjektion und Aushärtung in einem einzigen Prozessschritt kombiniert – mit Auftragsgeschwindigkeiten von bis zu 1 m/s. 

Additive Fertigung von carbonfaserverstärkten Bauteilen mit UV-Strahlung 

Automatisierungskomponenten

Harze

Reaktionsharze

Additive Fertigung

Superhirn im Ablegekopf 

Der Carbon Carrier ist ein Technologieträger für den Instrumententafelträger auf Basis von carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK). Die gewichtsoptimierte Trägerstruktur berücksichtigt die veränderten Kraft- und Lastpfade bei Elektrofahrzeugen und ermöglicht gleichzeitig neue Funktionalitäten.  

Faserverstärkter Technologieträger vereint Design und Funktionalität 

Neue Innenraumstruktur aus Carbon 

Endlosfaserverstärkte Kunststoffe galten lange Zeit als Kostentreiber, da die Verarbeitungstechnologien keine hohen Stückzahlen zuließen. Durch thermoplastische Matrixmaterialien in Kombination mit neuen Halbzeug- und Verarbeitungsmethoden kommt diese Werkstoffklasse der Industrialisierung schon sehr nahe. 

Faserverstärkte thermoplastische Kunststoffe für die Großserie 

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Leichte Kostenvorteile 

Die Kombination von faserverstärkten Decklagen mit einem leichten Schaumkern verbindet hohe Festig- und Steifigkeit mit niedrigem Bauteilgewicht. In der Verarbeitung ist es jedoch alles andere als einfach, anisotrope FVK-Werkstoffe mit leichten und kostengünstigen Schäumen zu verbinden. Ein abgestimmtes Werkstoffsystem macht die Verarbeitung im Hochdruck-Harzinjektionsverfahren nun bei niedrigen Temperaturen und Drücken sowie kurzen Zykluszeiten möglich. 

Schnelle und kostengünstige Sandwich-Bauteile mit PUR-Harz und PET-Kernschaum 

Polyethylenterephthalat

Polyurethan

Harte Schale, leichter Kern 

Viele Composite-Anlagen kommen für kleine und mittelständische Unternehmen nicht in Frage, weil sie aufwendig, teuer und komplex sind. Eine neu entwickelte Anlagenkombination deckt die gesamte Prozesskette von der Roving-Herstellung bis zur angepassten Preform ab. Sie ist einfach zu bedienen, wirtschaftlich erschwinglich, passt auf die Fläche eines Wohncontainers und feiert auf der JEC ihre Premiere. 

Kompakte Anlage verarbeitet pulverimprägnierte Faserbänder effizient zu Preforms 

Werkzeuge für Leichtbauwerkstoffe

Neue Wege des Faserlegens 

Die AZL Aachen GmbH ist Gewinner des JEC Wold Innovation Award 2019 in der Kategorie „Industry & Equipment“ für die neue Maschinenentwicklung „Ultra-Fast Consolidator Machine“. Dieses Maschinensystem ist das Ergebnis eines 18-monatigen Joint-Partner-Projektes, das zwischen 2017 und 2018 von den Forschungspartnern AZL Aachen und Fraunhofer IPT, Aachen, in Zusammenarbeit mit industriellen Partnerunternehmen wie Conbility, Covestro, Engel, Evonik, Fagor Arrasate, Faurecia SE, Laserline, Mitsui Chemicals, Mubea Carbo Tech, Philips Photonics, SSDT und Toyota (in alphabetischer Reihenfolge) durchgeführt wurde. 

Maschinenentwicklung des AZL erhält JEC Award 

Tailored Blanks in unter 5 Sekunden 

Ein anspruchsvolles Material sind faserverstärkte Kunststoffe insbesondere auch beim Fügen und Verbinden, droht doch beim Eindrehen von Schrauben in ein Bauteil aus Verbundwerkstoffen Delamination: Einzelne Schichten des Verbundwerkstoffs könnten sich ablösen oder Fasern aus dem Verbund herausgerissen werden. 

Faserverstärkte Kunststoffe rasch ohne Delamination fügen 

Verbindungstechnik

Schraubtechnik

Selbstfurchende Buchse für CFK und GFK 

Ein wesentliches Problem bei der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffen sind immer noch die hohen Herstellungskosten der Organobleche. Hier setzt die Intervallheizpressen-Technik der Rucks Maschinenbau GmbH, Glauchau, an: Neben höherer Wirtschaftlichkeit hat das Verfahren den Vorteil, dass hohe Presskräfte sowie Temperaturen oberhalb von 450 °C erreicht werden können – ein wesentlicher Vorteil gegenüber Doppelbandpressen. Im Wesentlichen besteht die Anlage aus sechs Stationen. Sie kann bis zu sechs Lagen Material zu einem Organoblech verpressen, bei Bedarf lässt sich die Anzahl der Laminatlagen auch erweitern. 

Ein Einlauftisch sorgt für die Ausrichtung der einzelnen Lagen. Mittels inkrementaler Längenmessung wird der aktuelle Materialverbrauch berechnet. In einer Vorpresse wird das ausgerichtete Material vor dem eigentlichen Konsolidieren auf ca. 100 °C erwärmt und mit einer Presskraft von 3 kN vorverdichtet, sodass sich auch voluminöse Vliesstoffe in der Anlage verarbeiten lassen. Mit dem hinter der Presse angeordneten Vorschub wird das Material zusammen mit den Trennblechen mit Geschwindigkeiten von bis zu 200 mm/s semi-kontinuierlich durch die Presse gezogen. Je nach Lagenzahl und Lagendicke ergibt das bis zu 1,7 m Laminat pro Minute. 

Das Herzstück der Anlage ist die mit einer Gleichlaufhydraulik ausgestattete Heiz-Kühlpresse mit 2000 kN Presskraft. Diese wird durch vier Kraft- und lagegeregelte Presszylinder aufgebaut. Besonderes Merkmal der Konstruktion ist neben der sehr hohen Planparallelität von +/- 0,02 mm die Möglichkeit, die Heizplatten gezielt schiefzustellen (1,5 mm/1,2 m). Des Weiteren sind in den Heizplatten auf einer Länge von 1200 mm insgesamt sechs individuell einstellbare und thermisch getrennte Temperaturzonen (bis zu 451 °C) angeordnet, mit denen sich materialspezifische Aufheiz- und Abkühlkurven zur Ausbildung der Schmelzfront in Fertigungsrichtung fahren lassen. Zur Qualitätskontrolle dient ein Dickenmessgerät, das an vier Messstellen mittels Lasersensor die Dicke des verpressten Halbzeugs bestimmt. Finale Station der Anlage ist die Schneidstation; alternativ kann das Material auch mit Aufwicklern auf Rolle gefahren werden. Alle Stationen sind steuerungsseitig miteinander verbunden und realisieren einen vollautomatischen Prozess. 

Mit der Anlage können unter anderem Glasfasern, Carbonfasern, Aramidfasern, Naturfasern sowie PP, PA, PES, PPS, PEEK, PEI oder auch Hybridvliesstoffe (Verstärkungsfaser und Thermoplastfaser) verarbeitet werden. Neben der abgebildeten Technikumsanlage fertigt Rucks derzeit zwei weitere mit einer Heizplattenbreite von 1,3 m und einer maximalen Presskraft von 8400 kN. (kk)

RUCKS Maschinenbau GmbH  

https://www.rucks.de

Ausgabe-2019-02

7871123 Z_TT_Produkt_KK 2019-01-29 Rucks Maschinenbau Intervallh

Intervallheizpresse mit 2000 kN Presskraft (© Rucks) 

Aramidfasern

ausgabe 03/2023

ausgabe 02/2023

ausgabe 01/2023

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