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Von der Idee zur serienreifen Faserverbundlösung
| Petra Rehmet
KraussMaffei auf der JEC in Paris
Auf der JEC World untermauert KraussMaffei seine führende Systemkompetenz bei der Entwicklung und Umsetzung serientauglicher Prozesse für den faserverstärkten Leichtbau. Im Mittelpunkt des Messeauftritts stehen neue Verfahren und Anwendungen sowohl thermoplastischer als auch duroplastischer Matrixmaterialien wie das FiberForm-Verfahren, die Pultrusion oder das UD-Tapelegen.
Stückzahlen von mehr als 1 Mio pro Jahr mit FiberForm
Erstmalig auf der JEC wird ein endlosfaserverstärktes Serien-Thermoplast-Leichtbauteil mit einer Stückzahl von mehr als 1 Mio. pro Jahr gezeigt. Für dessen Herstellung im FiberForm-Verfahren werden besonders leichte und äußerst stabile Faserverbundwerkstoffe - sogenannte Organobleche - umgeformt und hinterspritzt. Das nur 0,5 mm starke Organoblech gewährleistet die geforderte Steifigkeit bei geringem Eigengewicht und trägt maßgeblich zur Gewichtseinsparung bei (bis zu 4 kg/Fahrzeug).
Funktions- und Sichtbauteile mit partieller Verstärkung im One-Shot-Verfahren:
Die Kombination aus Mehrkomponententechnik und FiberForm eröffnet viele Möglichkeiten für den funktionalen Leichtbau auch im Fahrzeugsichtbereich
Ein weiteres Musterbauteil aus einem Forschungsprojekt mit der TU Dresden demonstriert den Einsatz von Recyclingmaterialien wie etwa rezyklierte Carbonfasern und wiederaufbereitete Compounds. Außerdem wurde erstmals die entwickelte Spritzgieß-Fertigungstechnologie des "Schäumformens" an einer komplexen Geometrie umgesetzt. Mit dieser Technologie lassen sich in einem One-Shot-Prozess thermoplastische Sandwichstrukturen mit faserverstärkten Decklagen herstellen.
Die erfolgreiche Kombination aus FiberForm und Wendeplattentechnik für das Mehrkomponenten-Spritzgießen zeichnen die dritte Anwendung aus, eine Mittelarmlehne für den Automobil-Innenraum, die in der Planet Area Automotive der JEC zu sehen sein wird. Durch diese Kombination lassen sich ganz neue optische und haptische Bauteileigenschaften von thermoplastischen Composites in einem Prozess realisieren. So verfügt die Mittelarmlehne dank der TPE-Komponente über eine besonders weiche und optisch ansprechende Oberfläche der Funktions- und Sichtteile.
"Wir beraten unsere Kunden prozessunabhängig und begleiten sie nachhaltig von der Idee bis zur serienreifen Faserverbundlösung. Diese Expertise sowie die Erfahrung und die weltweiten Referenzen von Serienproduktionen zeichnen uns aus."Nicolas Beyl, President des Segments Reaktionstechnik der KraussMaffei Gruppe
Neue Maßstäbe bei der Pultrusion mit iPul
Mit der 2017 in den Markt eingeführten Systemlösung hat das Unternehmen neue Maßstäbe bei der Pultrusion, dem kontinuierlichen Strangziehen von faserverstärkten Profilen und Rundstäben, gesetzt. Die iPul-Anlage erlaubt bis zu zweimal schnellere Produktionsgeschwindigkeiten im Vergleich zu üblichen Wannenverfahren.
Erfolgreich am Markt etablierte Systemlösung:
iPul-Anlagen von KraussMaffei sind prädestiniert für pultrudierte Profile und Stäbe im Bau oder aber in der Windkraftindustrie
Großes Interesse weckt die neue Technologie in der Bauindustrie, etwa für Fensterprofile oder Bewehrungsstäbe in Beton, oder in der Windkraft. Hier erhielt KraussMaffei unlängst einen Serienauftrag für ein größeres Projekt in Russland. Aber auch die Automobilindustrie und die Energie- und Stromversorgung bieten viel Potenzial. Hier wurden in Zusammenarbeit mit Tier1-Zulieferern und dem Fraunhofer IGCV zwei zukunftsweisende Entwicklungsprojekte gestartet.
"Die Pultrusion erlaubt eine kosteneffiziente Produktion von Faserverbundprofilen bei geringen Einstiegshürden von Anlagen- und Werkzeuginvest. Attraktiver wird der Leichtbau nicht mehr werden."Philipp Zimmermann, Leiter der BU Composites/Surfaces
Erstklassige Oberflächen für großflächige Bauteile
Das LFI-Verfahren ist ideal für großflächige, komplexe und zugleich dünnwandige Bauteile. Typische Endanwendungen sind zum Beispiel Abdeckungen für Lkw, Nutzfahrzeuge und Landmaschinen. Hier besteht weiterhin viel Potenzial am Markt, vor allem in China und in den USA.
Ideal für großflächige Bauteile in Leichtbauweise:
Eine im LFI-Verfahren hergestellte Abdeckung für Landmaschinen
Dabei sorgt der hohe Automatisierungsgrad für kurze Zykluszeiten. Die hohen Faservolumengehalte von bis zu 50 Prozent gewährleisten eine hohe Bauteilstabilität bei gleichzeitig niedrigem Gewicht. LFI-Bauteile zeichnen sich durch eine hohe Temperaturfestigkeit und eine exzellente Schlagzähigkeit aus und verfügen werkzeugfallend über direkt verwendbare Oberflächen. Auf der JEC präsentiert KraussMaffei ein Serienbauteil einer Traktor-Seitenabdeckung.
UD-Tapes clever combiniert mit FiberForm
Um eine Prozess-Stufe vor dem FiberForm-Verfahren geht es beim UD-Tape-Legen der KraussMaffei Berstorff, dem Spezialisten für die Extrusion. UD-Tapes sind Bänder mit unidirektional ausgerichteten Verstärkungsfasern, beispielsweise aus Glas oder Carbon, die in eine thermoplastische Matrix eingebettet werden.
UD-Tapes bieten die Grundlage für Organobleche für das FiberForm-Verfahren. Ein weiteres Anwendungsbeispiel für UD-Tapes sind Thermoplastic Composite Pipes (TCP). Auf einer TCP-Anlage werden Kunststoffrohre mit UD-Tapes umwickelt und anschließend die Lagen verschmolzen.
KraussMaffei Berstorff arbeitet bei der Entwicklung des UD-Tape-Legens eng mit dem Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum für Polymersynthese und –Verarbeitung PAZ in Schkopau zusammen. Hier steht seit 2017 eine neue UD-Tape-Anlage, die größte Schmelzimprägnieranlage der Welt.
"Mit der Kombination aus UD-Tapelegen und FiberForm untermauern wir unsere Systemkompetenz und zeigen auf der JEC, wie wir Know-how aus Extrusion und thermoplastischem Leichtbau der Spritzgießtechnik bündeln, um neue Leichtbau-Lösungen zu entwickeln."Hilmar Heithorst, Produktmanager bei KraussMaffei Berstorff
KraussMaffei auf der JEC World Paris, 12. - 14. März 2019
Halle 6, Stand R28
Kontakt Pultrusion/LFI
philipp.zimmermann@kraussmaffei.com
Kontakt FiberForm
Franz-Xaver.Keilbach@kraussmaffei.com
Kontakt UD-Tape-Legen
hilmar.heithorst@kraussmaffei.com
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