Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

BASF: Erstes Tape-Demonstratorbauteil

Das erste Tape-Demonstrationsbauteil der BASF auf Basis ihres neuen Produkt- und Servicepakets Ultracom für die Herstellung von Faserverbundbauteilen ist an einen Batterieträger angelehnt. (Foto: BASF)

Das erste Tape-Demonstrationsbauteil der BASF auf Basis ihres neuen Produkt- und Servicepakets Ultracom für die Herstellung von Faserverbundbauteilen ist an einen Batterieträger angelehnt. (Foto: BASF)

Pünktlich zur K 2013 präsentierte die BASF einen ersten Demonstrator, der die Tape-Variante ihres neuen Produkt- und Servicepakets Ultracom im Bauteil zeigte. Das Bauteil ist angelehnt an einen strukturellen Batterieträger für Fahrzeuge mit elektrischem oder Hybridantrieb. Es kombiniert Tape-verstärkte Bereiche mit einer spritzgegossenen Rippenstruktur. Der Demonstrator ist das Ergebnis einer automatisierten Prozesskette für die Verarbeitung von Ultratape.

Die zwei Varianten des Demonstratorbauteils zeigen die Designfreiheit bei der Verwendung von Ultratape. Die erste Variante demonstriert den sehr gezielten Einsatz eines Tape-Einlegers anhand einer Kreuzform zur Verstärkung spezifischer Lastpfade. Die zweite Variante zeigt eine großflächigere Verstärkungsstruktur – die Faserorientierung der Einzellagen ist dabei ebenfalls auf die Lastfälle eingestellt. Kombiniert wurden beide aus dem neuen BASF-Halbzeug Ultratape gefertigten Tape-Architekturen mit zwei dazu passenden Überspritzmassen, Ultramid B3ZG7 COM, einer besonders schlagzähen Polyamid-Variante und Ultramid B3WG12 COM für hochsteife Anwendungen.

Durch den Einsatz von Ultratape lassen sich die hohen Anforderungen an die mechanische Stabilität von Strukturbauteilen bei gleichzeitig möglichst geringem Gewicht erfüllen. Das Bauteil basiert auf einem automatisierten seriennahen Fertigungsverfahren (Ultralitec) des Automobilzulieferers Rehau AG + Co und der Forschungseinrichtung Neue Materialien Bayreuth GmbH.

Automatisierte Prozesskette für Verbundbauteile mit UD-Tapes

In der vorliegenden Prozesskette wird das Tape als unidirektionaler (UD), imprägnierter Faserverbund von der Rolle in einem ersten Schritt gelegt, d.h. zu dem gewünschten mehrlagigen Gelege aufgebaut. Für das automatisierte Tape-Legen stand die im Serienmaßstab einsetzbare Relay-Technologie am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT zur Verfügung. Danach wird das 2D-Gelege mit einer geeigneten Presse konsolidiert, d.h. unter Temperatur verpresst, um dann im finalen Prozessschritt zum 3D-Bauteil umgeformt und mit Ultramid COM umspritzt zu werden. Bei der Neue Materialien Bayreuth GmbH steht für solche thermoplastischen Hybridbauteile eine automatisierte Fertigungszelle im Industriemaßstab zur Verfügung, deren Zentrum eine 25.000 kN Spritzpresse bildet.

Im Gegensatz zu Verbundbauteilen aus Gewebe-Laminaten, erfordert das thermoplastische Tape mehr konstruktiven Aufwand, gestattet dafür aber eine individuellere weil nur lokale und lastpfadangepasste Verstärkung. Darüber hinaus ist der mehrteilige Tape-Prozess zwar komplexer, dafür aber verschnittärmer und leistungsfähiger als eine Variante auf Basis von Gewebe-Laminat.

Ultracom: BASF steigt in den Markt für Verbundwerkstoffe ein

Das Mitte 2013 vorgestellte Produkt- und Service-Paket Ultracom besteht aus den Geweben Ultralaminate (Laminaten) bzw. den imprägnierten unidirektionalen Endlosfasern Ultratape (UD-Tapes), passenden Umspritzmaterialien Ultramid COM, einer Polyamid-(PA)-Familie der BASF und der zugehörigen Auslegungs- und Fertigungsexpertise. Damit bietet die BASF thermoplastische Halbzeuge zusammen mit den notwendigen Spritzgussmassen und einer kompletten Entwicklungsplattform an. Das erste Bauteil auf Basis von Ultracom hat die BASF im Juni 2013 vorgestellt. Dabei handelt es sich um eine für die neue Fertigungszelle der BASF selbst entwickelte Testkomponente mit 20 Einzelfunktionen auf Basis eines mit Ultramid umspritzten Laminats.

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