Leichtbau-Ideen schnell erproben

Live zur Glasfaser mit Induktion

Eine induktiv beheizte Glasfaserspinnanlage und erschwingliche Lösungen zur Herstellung von Preforms stehen im Mittelpunkt einer Präsentation auf der JEC World 2019 in Paris.

Die Formgebungsstation Drapecube soll die Fertigung von Faservorformlingen aus textilen Halbzeugen auch für Prototypen und in der Kleinserie erschwinglich machen. © ITA

Konzepte und Ideen sollen sich auf der vom Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen (ITA) entwickelten Glasfaserproduktionsanlage schnell und kostengünstig erproben lassen. Am RWTH-Gemeinschaftsstand sollen erstmals Glasfasern live hergestellt werden. Zu den Neuheiten der Anlage gehört das induktiv beheizte Bushing. Es hat ein anpassbares Design und besteht aus einer Platin-Rhodium-Legierung (Pt/Rh20), so dass es auch für die Verarbeitung von Hochtemperaturgläsern genutzt werden kann. Der modulare Aufbau ermöglicht laut Anbieter hohe Flexibilität, das Induktionssystem schnellere Abläufe.

Induktiv beheiztes Bushing der neuen Glasfaserspinnanlage. © ITA

Am Messestand zeigt das Institut zudem eine neue Formgebungsstation, die die Fertigung von Faservorformlingen aus textilen Halbzeugen auch für Prototypen und in der Kleinserie erschwinglich machen sollt. Das ITA erklärt dazu, dass bei der Produktion von FfK-Bauteilen der Preforming-Prozess einen Großteil der späteren Bauteilkosten definiert. In kleinen und mittelständischen Unternehmen werde dieser Prozessschritt oft noch manuell ausgeführt. Daraus resultierten hohe Qualitätsschwankungen und Bauteilpreise. Besonders bei hochbelasteten Strukturbauteilen führe die Qualitätsschwankung dazu, dass die Bauteile überdimensioniert seien. So werde das Leichtbaupotential faserverstärkter Kunststoffe zu wenig genutzt.

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Eine Lösung sei das aus der blechumformenden Industrie adaptierte Stempelumformverfahren. Dabei wird das Textil zwischen zwei Formhälften (Patrize und Matrize) eingelegt und automatisiert umgeformt. Dieses Verfahren komme jedoch aufgrund hoher Anlagen- und Werkzeugkosten fast ausschließlich in der Großserie zum Einsatz. Die Formgebungsstation Drapecube sei in der Lage, den aktuellen Stand der Technik für die Formgebung textiler Halbzeige vollständig abzubilden. Am Stand werden die Prozessschritte in einem Video demonstriert.

CfK-Preform, umgeformt durch Schaumexpansion. © ITA

Das CfK-Preform, welches das Institut in Paris präsentiert, besteht aus einem Carbon-Multiaxial-Gelege, das durch expandiertes Polystyrol (EPS) umgeformt ist. Das soll die Drapierqualität im Vergleich zur klassischen Stempelumformung verbessern. Durch die schonende, textilgerechte Umformung per Schaumexpansion können laut ITA Preforms in erhöhter Qualität entstehen. Vorteil des so umgeformten CfK-Preforms seien überdies die niedrigeren Anlagenkosten. Auch der Verschnittanteil reduziere sich, weil eine endkonturnahe Fertigung möglich sei. Darüber hinaus verringere sich der Ausschuss in Folge weniger Fehler im Textil.

Als Zielgruppe sieht das Institut die Hersteller faserverstärkter Bauteile, besonders in Klein- und Mittelserien, bei denen die klassische Stempelumformung nicht wirtschaftlich ist.

Preform mit integriertem Insert durch Tailord Fibre Placement. © ITA

Bei zweiten zur Messe präsentierten Verfahren werden die 12 000 Carbonfaserrovings durch das Stickverfahren Tailored Fibre Placement (TFP) zu einem Preform abgelegt. Beim weiteren Lagenaufbau können Inserts unter den Rovinglagen integriert und durch zusätzliches Umschlaufen fixiert werden. Der integrative Preformingansatz soll die Möglichkeit bieten, Gewicht und Prozessschritten zu reduzieren und die mechanische Leistung zu steigern.

Bisher wurden Inserts geklebt oder es waren Bohrungen im Bauteil notwendig. Jedoch sind aufgeklebte Inserts durch die Klebefläche limitiert und das Einkleben von Inserts in Bohrungen verursacht hohen Werkzeugverschleiß.

Beim gestickten Preforms mit integriertem Metallinsert wird der Verschnitt durch TFP-Preforming reduziert und die spezifische Ausreißkraft gesteigert, erläutert der Anbieter die Vorteile des Verfahrens. Zudem könne man die Herstellung integrativer Preforms automatisieren. Damit sei der Preform mit integriertem Metallinsert interessant für die Zielgruppe Automotive und Luft- und Raumfahrt.

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