Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

Fraunhofer ICT: Industrieanlage für UD-Tapes in Leichtbau-Serienanwendungen

Industrieanlage Fibercon: Prozesstechnik zur Konsolidierung von thermoplastischen Hochleistungsfaserverbunden (UD-Tapes) auf der Basis der am Fraunhofer ICT entwickelten strahlungsinduzierten Vakuumkonsolidierung. (Foto: Fraunhofer ICT)

Industrieanlage Fibercon: Prozesstechnik zur Konsolidierung von thermoplastischen Hochleistungsfaserverbunden (UD-Tapes) auf der Basis der am Fraunhofer ICT entwickelten strahlungsinduzierten Vakuumkonsolidierung. (Foto: Fraunhofer ICT)

Zusammen mit dem Anlagenhersteller Dieffenbacher, Eppingen, entwickelte das Fraunhofer ICT, Pfinztal auf Basis des Prinzips „strahlungsinduzierte Vakuumkonsolidierung“ die Industrieanlage Fibercon, die diesen Ansatz industriell nutzbar macht und die Fiberforge-Thermoplast-Tapelegetechnologie ergänzt.

Mit der Tailored blank line lassen sich maßgeschneiderte Organobleche (Tailored blanks) aus unidirektional faserverstärkten Thermoplastbändern (UD-Tapes) im Großserientakt herstellen. Diese können nachfolgend im Hybrid Molding umgeformt und funktionalisiert werden. Die vollständige Prozesskette, die sich sowohl für Standard- als auch für Hochtemperaturthermoplaste eignet, ist ab sofort am Fraunhofer ICT verfügbar.

In diesem Prozess wird Unterdruck und Infrarotstrahlung genutzt, um das Material schonend, direkt und schnell in geschützter Atmosphäre aufzuheizen und zu verpressen. Dies ermöglicht eine schnelle und effiziente Konsolidierung, da keine hohen Metallmassen zyklisch temperiert und bewegt werden müssen. „Mit der Technologie können die meisten Thermoplaste trennmittelfrei konsolidiert werden. Dies ist neben der geringen Zykluszeit eine zunehmend zentrale Anforderung für die automatisierte Weiterverarbeitung im Kleben und Lackieren sowie bei der Funktionalisierung im Hybrid Molding“, sagt der Pionier dieser Technologieentwicklung Dr. Sebastian Baumgärtner. Mit der neuen Anlagentechnik ist die Prozesskette vom Tape bis zum finalen thermoplastischen Faserverbundbauteil am Fraunhofer ICT geschlossen und steht für die gemeinsame Nutzung in Forschungs- und Entwicklungsprojekten zur Verfügung. Neben der großserienfähigen Anlagentechnik bietet das Fraunhofer ICT auch prozessspezifische Unterstützung bei der Bauteilkonzeption und der simulativen Auslegung an.

Ein Forschungsschwerpunkt am Fraunhofer ICT bildet die Prozessentwicklung für den wirtschaftlichen Leichtbau. Neben der Optimierung von etablierten Prozessen, werden komplette Prozessketten hinterfragt und basierend auf dem aktuellen Stand der Forschung neu gedacht. So gelang es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bereits 2012 einen sogenannten Bottleneck-Prozess, der einen Engpass in der Prozesskette des Thermoplast-Tapelegens darstellt, zu identifizieren – das Konsolidieren. Bei der Konsolidierung werden Einzellagen unter Druck und Temperatur stoffschlüssig miteinander verbunden und der Porengehalt des Verbunds reduziert. Klassischerweise erfolgt dieser Prozess in energie- und kostenintensiven kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Pressprozessen. Dieser Prozessschritt ist entscheidend für die reproduzierbare Weiterverarbeitung und hohe Performance der maßgeschneiderten Halbzeuge. Mit dem Entwicklungsansatz der strahlungsinduzierten Vakuumkonsolidierung konnte hierfür eine neue Lösung geschaffen werden.

www.ict.fraunhofer.de

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