Serientaugliche Composites-Verarbeitung

Thermoplaste und Duroplaste in neue Anwendungen bringen

Ein deutlicher Schwerpunkt der Präsentationen zur JEC lag darin, die Verfahren und Prozesse zur Verarbeitung faserverstärkter Kunststoffe großserientauglicher zu gestalten. Das Beschleunigen der einzelnen Schritte und deren Integration zielen auf höhere Wirtschaftlichkeit. Zudem konkurrieren die Anwendungen um den Einsatz thermoplastischer und duroplastischer Matrixmateralien.

Die voll automatisierte Wetmolding Anlage soll Zykluszeiten deutlich verkürzen und die Prozesssicherheit erhöhen. (Bild. Krausmaffei)

Der Markt für faserverstärkte Kunststoffe entwickelt sich laut Kraussmaffei weiterhin sehr positiv. Besonders großes Interesse bestehe derzeit am Nasspress-Verfahren (Wetmolding), eine wirtschaftlich attraktive Alternative zur Fertigung von Leichtbauelementen. Zur JEC präsentiert das Unternehmen erstmalig eine voll automatisierte Turnkey-Lösung. Damit sollen sich die Zykluszeiten im Vergleich zu manuellen Lösungen halbieren lassen. Gleichzeitig erhöhe sich die Prozesssicherheit. Niedrige Werkzeuginnendrücke bei der Benetzung der Fasern sorgen für günstigen Investitionskosten und Betriebskosten der Anlagen ebenso wie der Wegfall des gesamten Preformingprozesses. Als einer der wenigen Verfahren erlaubt das Nasspressen auch den Einsatz von Recyclingmaterialien.

iPul-Pultrusionsanlage – kontinuierliches Strangziehen
Als weiteres Highlight angekündigt ist die Präsentation der iPul-Pultrusionsanlage, die erste Komplettanlage für das kontinuierliche Strangziehen, mit der sich die Produktionsgeschwindigkeiten im Vergleich zu üblichen Wannenverfahren mehr als verdoppeln lassen. Das Interesse sei hoch, besonders für Anwendungen in der Bauindustrie, zum Beispiel Fensterprofile oder Bewehrungsstäbe für Beton, oder in Windkraftanlagen. Aber auch Anfragen aus dem Automotive-Bereich seien zunehmend. Im Kraussmaffei-Leichtbau-Technikum wurde kürzlich eine weitere iPul-Anlage zur Herstellung pultrudierter Bewehrungsstäbe für Betonelemente installiert. Zusammen mit der Anlage für Flachprofile steht damit eine Forschungslandschaft zur Entwicklung und Erprobung neuer Prozesse und Anwendungen in der Pultrusion zur Verfügung.

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Erstklassige Oberflächen für großflächige Bauteile
Großflächige Bauteile mit exzellenten Oberflächen für Lkw und Landmaschinen lassen sich mit dem LFI (Long-Fiber-Injection) herstellen. Es erlaube den Einsatz von Faservolumen bis 50 Prozent. Dadurch lassen sich Bauteile mit hoher Bauteilstabilität bei gleichzeitig niedrigem Gewicht realisieren. Der hohe Automatisierungsgrad sorgt für kurze Zykluszeiten. Die niedrigen Viskositäten der Komponenten erlauben die Fertigung komplexer, dünnwandiger, großflächiger Bauteile. Sie zeichnen sich durch hohe Temperaturfestigkeit und Schlagzähigkeit aus und bieten lackierfähige Oberflächen. Auf der JEC will Kraussmaffei eine Seitenabdeckung für Nutzfahrzeuge des Kunden Parat zeigen.

Pultrudierte Profile wie Flach- und Vierkantprofile sowie Betonarmierungsstäbe (Rebars) überzeugen durch hohe Stabilität und Korrosionsbeständigkeit. (Bild. Krausmaffei)

Der neu Düsenwechselbaustein für den SCS-Mischkopf hat einen entscheidenden Vorteil: Flachstrahl- und luftunterstützende Rundstrahldüsen, die für das Sprühen unterschiedlicher Bereiche des Bauteils benötigt werden, können am selben Mischkopf installiert und im Wechsel eingesetzt werden. Das verkürze nicht nur die Zykluszeiten, sondern reduziere auch die Investitionskosten, da nur noch ein Mischkopf erforderlich ist und die bisher eingesetzte hydraulische Umschalteinheit nicht mehr benötigt wird.

Beim SCS-Verfahren (Structural Component Spraying) werden Lagenaufbauten aus Fasermatten und Wabenkernen mit unverstärktem PUR besprüht, in ein Werkzeug eingebracht und verpresst. SCS ermöglicht Deckschichten mit geringer Dicke, so dass die hergestellten Bauteile besonders leicht sind. Für den Sprühvorgang stehen Flachstrahldüsen und luftunterstütze Rundstrahldüsen zur Verfügung. Flachstrahldüsen erzeugen einen fächerartigen Flachstrahl und eignen sich gut zum großflächigen Auftrag des PUR-Gemisches auf relativ ebene, großformatige Bauteile. Die luftunterstützen Rundstrahldüsen erzeugen ein feineres Spray und haben eine geringere Austragsleistung als Flachstrahldüsen. Sie kommen hauptsächlich für Bauteilbereiche mit anspruchsvollerer Geometrie zum Einsatz.

Ein neu entwickelter Düsenwechselbaustein ermöglicht einen schnellen Wechsel des Düsensystems am Sprühmischkopf. (Bild. Krausmaffei)

Fiberform in der Großserie
Das Fiberform-Verfahren hat sich, so Verfahrensentwickler Kraussmaffei, in der großserientauglichen Fertigung thermoplastischer Composites etabliert. FiberForm bezeichnet das Thermoformen und Hinterspritzen von Organoblechen, also plattenförmigen Halbzeugen mit Endlosfasern aus Glas, Carbon oder Aramid, die in eine thermoplastische Matrix, etwa aus Polyamid (PA) oder Polypropylen (PP) eingebettet sind. Dank des voll automatisierten Prozesses seien Zykluszeiten unter 60 Sekunden und damit großserientaugliche Prozesse möglich. Der gesamte Produktionsablauf einschließlich der Regelung für die Infrarot-Heiztechnologie der Organobleche ist in die Maschinensteuerung MC6 integriert. Das erleichtert die Bedienung.

Das Ende der Entwicklungen sei nicht erreicht. Derzeit wird zum Beispiel der Einsatz neuer Matrixmaterialien und von Naturfasern in den Organoblechen erprobt. Viel Potenzial ergibt sich dadurch für Anwendungen im Automotive-Bereich (zum Beispiel für Türmodulträger), aber auch für andere Industrien wie die Sportartikel- oder Verpackungsindustrie.

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