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07.08.2018

Fiber Patch Placement für die Luftfahrt

Multi-Material-Faserverbunde für Sandwich-Strukturen

Fiber Patch Placement (FPP) ist laut der Cevotec GmbH, Taufkirchen, die bevorzugte Technologie, wenn es um die automatisierte Fertigung von komplexen Faserverbund-Bauteilen geht. Der additive Aufbau von Bauteilen mit passend großen Patches findet insbesondere in der Luftfahrt- und Automobilindustrie, der Medizintechnik und bei Sportgeräten Anwendung.

Besonderes Interesse gilt dabei komplexen Sandwichbauteilen mit ihren Materialmischungen, wie Klebefolien, Glasfaser- und Kohlefaserlagen. Diese Materialien werden eingesetzt, um die Haftung und Verarbeitung von Kohlefasermaterial und den oft verwendeten Aluminium-Waben-Sandwichkernen zu verbessern.

„Mit den gerade in der Entwicklungsphase befindlichen Produktionssystemen des Typs Samba Multi ermöglichen wir die automatisierte Verarbeitung dieses speziellen Multi-Material-Mixes innerhalb einer einzigen Anlage“, berichtet Felix Michl, CTO von Cevotec. Zudem wurden neben Glasfaservliesen, Metallstrukturen und Holzkernen bereits Aluminiumwabenkerne, feste Schaumstoffe und andere nicht alltägliche Stoffe lastpfadgerecht verstärkt. Je nach Prozessanforderung kann dies inline oder parallel zur Linienfertigung geschehen, um Taktzeiten zu verbessern.

  • Samba Multi: Mit einem Schnellwechselsystem und kurzen Rüstzeiten soll der Produktwechsel kein Problem darstellen (© Cevotec)Samba Multi: Mit einem Schnellwechselsystem und kurzen Rüstzeiten soll der Produktwechsel kein Problem darstellen (© Cevotec)

    Samba Multi: Mit einem Schnellwechselsystem und kurzen Rüstzeiten soll der Produktwechsel kein Problem darstellen (© Cevotec)

  • Das neue Modul Tape Artist kann mit Patch Artist zu einem Modul kombiniert werden, sodass Ingenieure integrierte Laminate auf Basis von AFP- und FPP-Technik entwerfen können (© Cevotec)

    Das neue Modul Tape Artist kann mit Patch Artist zu einem Modul kombiniert werden, sodass Ingenieure integrierte Laminate auf Basis von AFP- und FPP-Technik entwerfen können (© Cevotec)

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Verarbeitung von verschiedenen Materialien in einem System

Samba Multi verfügt über eine parallele Zuführung von verschiedenen Materialien zur Verarbeitung in einem System und kann diese laut Hersteller präzise auf 3D-Sandwich-Kerne oder Formwerkzeuge ablegen. Durch die Montage der FPP Einheit auf einer Linearachse ermöglicht das Konzept auch die Herstellung von besonders langen und breiten Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt. Angepasst auf die Bauteilgröße wurden auch die Patch-Greifer auf DIN-A5 und DIN-A4 Größe skaliert, um den gängigen Flugzeugbauteilen gerecht zu werden. Ein integrierter Greiferbahnhof soll darüber hinaus das einfache Austauschen von Greifern im laufenden Prozess ermöglichen.

Das automatisierte Multi-Material-Layup bei komplexen Sandwich-Bauteilen wirkt sich laut Thorsten Gröne, Geschäftsführer von Cevotec, ausgesprochen positiv auf die Prozesszeiten und damit die Produktionsmenge aus. Durch die Ablage mit kontrolliertem Druck und Wärme sollen Zwischen-Kompaktierungen häufig vermieden und Prozesszeiten signifikant reduziert werden können. Zudem, so Gröne weiter, senkt FPP in vielen Anwendungen nachhaltig die operativen Produktionskosten. „Materialeinsparungen von 20 - 50 Prozent spielen dabei natürlich eine große Rolle, aber häufig ermöglicht die Automatisierung mit FPP weitere Optimierungen im Gesamtprozess.“

Hohe Skalierbarkeit des Produktionsprozesses

Ein weiterer Vorteil von Samba Multi ist die hohe Skalierbarkeit des Produktionsprozesses. Ein und derselbe Prozess soll sowohl bei wenigen hundert Stück, als auch für mehrere tausend Stück pro Jahr funktionieren, so Michl. Durch das Schnellwechselsystem und kurze Rüstzeiten ist ein Produktwechsel am System kein Problem und wirtschaftlich sinnvoll: So können mehrere Bauteile ein erstes FPP-System anfänglich auslasten, und mit steigenden Stückzahlen wird der Maschinenpark erweitert und die Anlagen dedizierter. Der Vorteil: Der Prozess bleibt gleich – eine erneute Bauteil-Entwicklung und Qualifikation sind nicht notwendig.

Da in der Luft- und Raumfahrt sowohl FPP- als auch AFP-Prozesse (Automated Fiber Placement) eingesetzt werden, stellte sich im Verlauf der Entwicklung die Frage, ob die Laminatplanung für FPP und AFP in der CAE-Software Artist Studio kombiniert werden kann – diese konnte positiv beantwortet werden. Derzeit erweitert das Unternehmen daher Artist Studio um die relevanten Features für die Laminatgestaltung mit Endlosfaserbändern, wie sie in AFP-Prozessen Verwendung finden. Nahtlos integriert soll das neue Modul Tape Artist auch Motion Artist zur Maschinendatengenerierung und Prozesssimulation nutzen. Tape Artist kann auch mit Patch Artist zu einem Modul kombiniert werden, sodass Ingenieure integrierte Laminate auf Basis von AFP- und FPP-Technik entwerfen können. (ys)

Weiterführende Information
  • Erschienen in Kunststoffe 03/2018

    Wirtschaftliche Bandabschnitte

    UD-Tapes für automatisierte Faserlegeprozesse

    Bei Composite-Bauteilen ist die richtige Faser entscheidend für die Qualität. Cevotec bringt Carbonfaserband für automatisierte Faserlegeprozesse in den Handel   mehr

    Cevotec GmbH

  • Erschienen in Kunststoffe 01/2018

    Additiver Aufbau eines Flugzeug-Fenstertrichters

    Erweitertes Einsatzspektrum von Fiber Patch Placement

    Mit dem Anlagenkonzept Samba Series erweitert Cevotec die Möglichkeiten des Fiber Patch Placement. Damit ist die Halbzeugfertigung mit 100 kg Materialdurchsatz pro Stunde ebenso möglich wie die Prototypenproduktion.   mehr

    Cevotec GmbH

Unternehmensinformation

Cevotec GmbH

Willy-Messerschmitt-Str. 1
DE 82024 Taufkirchen

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