06.10.2014

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Frimo auf der Composites Europe 2014

Bei der Weiter- und Neuentwicklung von Fertigungsverfahren geht es in erster Linie um die wirtschaftliche Herstellung von Faserverbundbauteilen auch im robusten Großserieneinsatz. Das Leistungsspektrum von Frimo reicht vom Pre-Forming über den eigentlichen RTM-Prozess bis zur Nachbearbeitung der Bauteile mittels Beschnitt, Fügen und Montieren. Folgende Themen stehen auf der Composites Europe im Fokus: [image_0] Hochdruck-RTM: Das Hochdruck Resin Transfer Moulding (HD-RTM) gewinnt bei der Serienfertigung von Strukturbauteilen aus Faserverbundkunststoffen zunehmend an Bedeutung. Auf den HD-RTM-Dosieranlagen von Frimo (EPOx Mix und PURe Mix) können sowohl Epoxidharze als auch Polyurethane in Kombination mit einer Endlosfaserverstärkung zu Hochleistungs-Faserverbundbauteilen verarbeitet werden. Erst kürzlich hat das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) an der TU Dresden zur Erweiterung seiner Entwicklungs- und Dienstleistungsmöglichkeiten zwei HD-RTM-Dosieranlagen von Frimo in Betrieb genommen (Halle 8a/Stand G38) (Abb. 1). Eine der Anlagen ist für einen Austragsbereich von 33 - 166 g/s mit Epoxid-Matrixmaterial ausgestattet, die zweite Anlage für einen Bereich von 10 - 65 g/s Polyurethan-Matrixmaterial. Bei der Ausstattung der Maschinen wurde besonderer Wert auf die Bedienungsfreundlichkeit gelegt. Dazu gehört zum Beispiel eine von Frimo entwickelte fahrbare Visualisierung. Um alle wichtigen Informationen auf einen Blick darzustellen, sind neben der übersichtlichen Darstellung der wichtigsten Verarbeitungsparameter auch Überwachungsgeräte an den Dosiermaschinen selbst angeordnet. Der Kunde erhält so eine besonderes komfortable Oberfläche, die sich bereits mehrfach für unterschiedliche Anwendungen bewährt hat. Alle prozessrelevanten Parameter werden über diese Visualisierung angezeigt und können lückenlos dokumentiert und auch archiviert werden. Die vorhandene Datenschnittstelle wird auf die Kundenbedürfnisse abgestimmt, wodurch eine komfortable Übertragung von projektrelevanten Daten an übergeordnete Systeme möglich ist. Förderprojekt Leika für funktionsintegrativen Leichtbau Der ressourceneffiziente, bezahlbare Leichtbau ist eine Komponente zum Erreichen des Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität der Bundesregierung. Frimo ist Entwicklungspartner in einem vom BMBF geförderten und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreuten Forschungs- und Entwicklungsprojekt (Förderkennzeichen 02PJ2770 - 02PJ2781). In diesem Rahmen arbeitet Frimo mit an der Lösung von Fragestellungen im Zusammenhang mit einer effizienten und kostengünstigen Serienfertigung und -montage von Leichtbau-Fahrzeugstrukturen in Mischbauweise. Hier spielt die Integration unterschiedlicher Werkstoffklassen, wie etwa Faserverbundwerkstoffe in Kombination mit Stahl oder Magnesium, in bestehende Fahrzeugstrukturen und Produktionsanlagen eine besondere Rolle. Derartige Mischbauweisen erlauben es, die Herausforderungen bzgl. Kostenvorgabe und Masseeinsparung zu lösen, indem die positiven werkstofflichen und technologischen Eigenschaften der beiden Werkstoffklassen synergetisch kombiniert werden. Hier bringt Frimo sein Know-how und die Erfahrung auf dem Gebiet des Leichtbaus mit Faserverbundwerkstoffen ein. Frimo entwickelt im Rahmen des Projektes unter anderem innovative Werkzeugsysteme (inkl. Mehretagen-Lösungen) sowie die Anlagentechnologie zur Herstellung der neuartigen Metall-FVK-(MF) Sandwichhalbzeuge im diskontinuierlichen Pressverfahren. Dazu gehört auch die Auslegung einer Handling-Technologie zum automatisierten Bestücken und Entnehmen der Halbzeuge. Verarbeitung von Organosheets Die innovative Verarbeitung und Anwendung von Organosheets wurde von Frimo und Premium Aerotec erstmals zur Composites Europe 2011 vorgestellt. Die Herstellung von Clipsen aus Organoblechen (Kohlefasergewebe mit thermoplastischer Matrix) für den Airbus A350 XWB mit einer vollautomatischen Fertigungseinrichtung von Frimo hat sich bewährt, so dass Frimo voraussichtlich noch in diesem Jahr das 3000ste Werkzeug ausliefern wird. Diese hohe Anzahl resultiert aus immer wieder unterschiedlichen Geometrien für den Einsatz neuer Clipse oder auch den Ersatz für bestehende Varianten. Der komplett automatisierte Werkzeugwechsel ist in die BDE des Kunden integriert. So können tausende Clips unterschiedlicher Geometrie in kürzester Zykluszeit falten- und porenfrei mit der geforderten Qualität und Reproduzierbarkeit hergestellt werden. [image_1_right] Speziell für die Verarbeitung von Composites mit thermoplastischer Matrix entwickelte Frimo das Organo Sheet Injection Verfahren (OSI). Dabei werden die beiden Arbeitsschritte des Formpressens und anschließenden Hinterspritzens von Organoblechen in einem Arbeitsschritt kombiniert. Die flächigen Halbzeuge, sei es beispielsweise NFPP (Natur-Wirrfasermatten + PP) oder Organosheets (CF, GF, Aramid- Gewebe/Gelege mit unterschiedlicher thermoplastischer Matrix) werden vorgeheizt, im Presswerkzeug zunächst verformt und anschließend sofort hinterspritzt. Bei diesem Hinterspritzen können Funktionen wie Befestigungsösen oder gezielte Verstärkungen o.ä. integriert oder auch der Bauteilrand komplett fertiggestellt werden. Durch die Integration der Verfahrensschritte zu einem einzigen Prozess lassen sich laut Frimo erhebliche Kosteneinsparungen realisieren (Abb. 2 und 3). [image_2] Im Rahmen eines Großauftrags kommt das OSI-Verfahren nun für die Herstellung von Türverkleidungen beim Kunden Samvardhana Motherson Peguform (SMP) zum Einsatz. SMP hat nach einer gemeinsam erfolgreich umgesetzten Prototypenphase insgesamt Werkzeug- und Anlagentechnik für ein Investitionsvolumen in zweistelliger Millionenhöhe bei Frimo platziert. Zum Umfang gehörten neben dem Trägerpressen auch das Kaschieren, Stanzen und Umbugen. Gleichzeitig beinhaltet das Projekt nicht nur die Umfänge für Europa, sondern ist mit den Umfängen für China auch global ausgerichtet. Flexible TP-FVK-Verarbeitung Gemeinsam mit dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen hat Frimo eine Anlage zur flexiblen Verarbeitung thermoplastischer faserverstärkter Kunststoffe (TP-FVK) entwickelt und in Betrieb genommen. Die Anlage erlaubt umfassende Untersuchungen im Bereich thermoplastischer faserverstärkter Kunststoffe auf wissenschaftlichem Niveau bei gleichzeitig hoher Praxisrelevanz. [image_3_right] Die flexible Anlage (Abb. 4) ermöglicht beispielsweise mittels Inline-Imprägniertechnik maßgeschneiderte Preforms aus nahezu beliebigen Thermoplasthalbzeugen und Verstärkungstextilien individuell zu kombinieren. 3D-Preforms können mittels variothermer Werkzeuge direkt ohne Umformung imprägniert und konsolidiert werden. Die neue Anlagentechnik bietet umfangreiche Möglichkeiten hinsichtlich der Prozessführung und eines vollständig automatisierbaren Prozessablaufs. Mit der Anlage am IKV können unter anderem auch Laminate für Materialhersteller erzeugt und hinsichtlich Faser/Matrix-Kompatibilität, Imprägnierverhalten, etc. analysiert werden. Auch die Verarbeitung kommerzieller Prepregs wie Organobleche, Hybridtextilien wie Twintex usw. ist möglich. Street Shark gewinnt JEC Innovation Award Im Rahmen der dritten JEC Americas, die im Mai 2014 in Atlanta stattfand, wurde Frimo in der Kategorie Automotive für den Technologie-Demonstrator Street Shark ausgezeichnet. Beim Street Shark 1.0, einem BMW Z4, der für Versuchs- und Demonstrationszwecke modifiziert wurde, sind Motorhaube und Dachmodul als RTM-Leichtbaukomponenten in Sandwich-Bauweise ausgeführt. Als Harz wurde in diesem Fall ein Vitrox-Material der Firma Huntsman eingesetzt, ein weiterentwickeltes PU-Matrixsystem, welches aufgrund seiner chemischen Eigenschaften völlig neue Möglichkeiten und damit einen großserientauglichen RTM-Prozess erlaubt. Selbst bionische Oberflächen, wie z. B. die Struktur einer Haihaut, deren zahnförmige Plättchen signifikant den Strömungswiderstand verringern, sind mit diesem Prozess darstellbar. [image_4] In einer weiterentwickelten Version 2.0 wurde der Street Shark auf der VDI-Tagung Kunststoffe im Automobil im Mannheim am Beispiel des Mission 400 Alzen Porsche präsentiert. Beim Street Shark 2.0 wurde hauptsächlich die Abbildung der Haihautstruktur an der Motorhaube optimiert. Diese wurde nochmals vergrößert und dadurch weitere Verbesserungen, unter anderem des cw-Wertes, erzielt (Abb. 5). Neben der Haihaut sind auch Leichtbaukomponenten mit anderen Oberflächenstrukturen denkbar, z. B. schmutzabweisende oder selbstheilende Oberflächen, oder auch jegliche Art von Dekoren wie z. B. Holzoptik, die u. a. auch für Anwendungen in anderen Industrien wie der Freizeit- oder Möbelbranche genutzt werden könnten.

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