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18.11.2016

Automatisierte Echtzeit-Steuerung für das RTM-Verfahren

Airbus, Fill und IKV entwickeln adaptive Injektionseinheit

Strukturbauteile, die im RTM-Verfahren hergestellt wurden, müssen für ihre Zulassung in der Luftfahrt einen zeit- und kostenintensiven Qualitätssicherungsprozess durchlaufen. Das IKV hat zusammen mit seinen Partnern eine Injektionseinheit mit integriertem Sensor entwickelt, wodurch der Prozess nicht nur deutlich schneller, sondern auch günstiger werden soll.

Zur Herstellung von Strukturbauteilen für die Luftfahrt ist das Harzinjektionsverfahren (Resin Transfer Molding-Verfahren, RTM) heute schon weit verbreitet. Es bietet ein hohes Automatisierungspotenzial und die Bauteile weisen gute Laminatqualitäten und damit hohe mechanische Eigenschaften auf. Bevor die im RTM-Verfahren gefertigten Bauteile in Luftfahrzeugen verbaut werden dürfen, müssen sie einen zeit- und kostenintensiven Qualitätssicherungsprozess durchlaufen.

Injektionseinheit mit integriertem Sensor: Die Messdaten werden bereits während des Einspritzens erfasst (© IKV)

Injektionseinheit mit integriertem Sensor: Die Messdaten werden bereits während des Einspritzens erfasst (© IKV)

Um diesen Prozess zu verkürzen, werden bereits heute Formwerkzeuge mit Sensorik ausgestattet, die Qualitätssicherungsmaßnahmen inline in den Fertigungsprozess verlagert. Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen hat gemeinsam mit den Industriepartnern Airbus und Fill Maschinenbau einen neuen Ansatz entwickelt, der die Sensorik in die Injektionstechnik integriert. Das hat den Vorteil, dass nicht jedes einzelne Formwerkzeug mit der kostenintensiven Sensorik ausgerüstet werden muss. Da die Messdaten bereits während des Injektionsprozesses erfasst werden, können die Prozesse online geregelt werden.

Einsatz auch im Automobilbau möglich

Die adaptive Injektionseinheit injiziert das Harzsystem mittels Einwegkartuschen analog zu einer Kolbeninjektionsanlage. Mit einem Kniehebelmechanismus wird die Injektionseinheit druckfest an das Formwerkzeug angekoppelt. Zwischen Formwerkzeug und Injektorkolben ist eine Sensorbox zur Inline-Messung der qualitäts- und prozessrelevanten Parameter implementiert. Gemessen werden Temperatur und Druck sowie die Viskosität, der Vernetzungsgrad des Harzsystems und die Glasübergangstemperatur.

Die in der Sensorbox bestimmten Materialkennwerte können direkt mit den erzielten Materialeigenschaften im Formwerkzeug korreliert werden. Auf Basis der generierten Daten soll somit zukünftig eine automatisierte Echtzeit-Steuerung des RTM-Verfahrens möglich machen. Darüber hinaus wird aktuell daran gearbeitet, durch die Sensorik der Injektionseinheit inline auch die Bauteilporosität zu bestimmen, Fertigungsdefekte zu detektieren und Permeabilitätsschwankungen aufzuzeigen.

Das Prinzip der implementierten Sensorbox kann laut IKV weiterführend auch auf andere Injektionstechniken übertragen werden. Der modulare Aufbau ermögliche darüber hinaus eine Kombination mit Mehrkomponenten-Injektionsanlagen. Somit kann die Technik auch auf andere Branchen wie bspw. den Automobilbau übertragen werden. (me)

Weiterführende Information
  • Verarbeitung von Reaktionsharzen - Resin Transfer Molding (RTM)

    Advanced RTM (A-RTM) und Differential Pressure RTM (DP-RTM)

    Beim Advanced RTM wird das Werkzeug erst mit der Füllung der Kavität vollständig geschlossen. Daher können auch Matrixsysteme mit höherer Viskosität verarbeitet werden. Das Differential Pressure RTM zeichnet sich dadurch aus, dass der Injektionsprozess durch ein gesteuertes Vakuum begleitet wird. Auf diese Weise lassen sich qualitativ sehr hochwertige, komplexe Strukturen realisieren.   mehr

  • Verarbeitung von Reaktionsharzen - Resin Transfer Molding (RTM)

    Hochdruck-Resin Transfer Molding (HD-RTM) und Structural Reaction Injection Molding (SRIM)

    Beim HD-RTM können hochreaktive Harzsysteme verwendet werden, da die Verstärkungsstrukturen sehr schnell imprägniert werden. Der SRIM-Prozess ist dem HD-RTM-Verfahren sehr ähnlich, verwendet jedoch deutlich geringere Einspritzdrücke.   mehr

  • Verarbeitung von Reaktionsharzen - Resin Transfer Molding (RTM)

    Harzinjektionsverfahren (Resin Transfer Moulding, RTM)

    Das Harzinjektionsverfahren (Resin Transfer Moulding, RTM) ermöglicht es, faserverstärkte flächige Bauteile in kleinen und mittleren Serien herzustellen.   mehr

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