28.06.2012

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IKV: Composites-Technologien zur Serienfertigung

Zur Fachtagung "Schlüsseltechnologien zur Serienfertigung von Composites" am 22. und 23. Mai 2012 trafen sich über 40 Fachleute der Compositebranche am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) www.ikv-aachen.de in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen, um sich über Neuigkeiten rund um die Herstellung von Composites zu informieren und aktuelle Fragestellungen zu diskutieren. Die Themen deckten die gesamte Wertschöpfungskette vom Rohstoff über Simulationsmethoden bis hin zu den Herstellungsverfahren ab.

Durch die Veranstaltung führte als Tagungsleiter Dipl.-Ing. Kai Fischer, Leiter der Abteilung faserverstärkte Kunststoffe des IKV und Leiter des Bereichs "Kunststoffe" des neu gegründeten Instituts Aachener Zentrum für integrativen Leichtbau (AZL). Die zweitägige Veranstaltung bot zwei Themenschwerpunkte, die Verarbeitung duroplastischer und thermoplastischer Matrixwerkstoffe.

Dr. Michael Emonts vom Fraunhofer Institut für Produktionstechnologie (IPT) stellte in seinem Eröffnungsvortrag das im Januar 2012 gegründete Aachener Zentrum für integrativen Leichtbau (AZL) vor, in welchem er die Geschäftsleitung übernimmt. Das AZL wird mit eigenem Technikum, ausgestattet mit Großanlagen, eine Schnittstelle zwischen den vielfältigen Aktivitäten der RWTH Aachen im Bereich des Leichtbaus und Industrieunternehmen bilden. Hier sollen Prozessketten vollständig und durchgängig dargestellt werden können.

Referenten aus Industrie und Wissenschaft griffen in ihren Vorträgen das Thema wirtschaftliche Serienfertigung auf und boten damit Diskussionspotenzial zu der Frage, wie eine solche Serienfertigung zukünftig zu realisieren sei und welche Problemstellungen sich daraus ableiten lassen. Für eine wirtschaftliche Serienfertigung ist neben der Prozesstechnik auch eine optimale Ausnutzung des Werkstoffs notwendig. Hierzu stellte das IKV aktuelle Lösungen für eine moderne Festigkeitsanalyse vor, um Bauteile auch unter Berücksichtigung von werkstofflichen Nicht-Linearitäten optimal auslegen zu können und damit kostbare Ressourcen zu sparen. Die ESI Engineering System International GmbH, Eschborn, ergänzte die theoretische Betrachtung der Bauteile mit der Vorstellung ihrer Simulationssoftware. So ist es möglich, den gesamten Fertigungsprozess eines Bauteils von der Drapierung des Halbzeugs bis zum Füllen des Formwerkzeugs zu simulieren.

Im Anschluss lag der Fokus auf der Bauteilentwicklung und auf Automatisierungslösungen für den RTM-Prozess. Dazu stellte die Brötje-Automation GmbH ihre automatisierten Lösungen für die Fertigung von Preforms für den RTM-Prozess vor. Darauf aufbauend präsentierte der Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement des Werkzeugmaschinenlabors (WZL) der RWTH Aachen seine Messtechnik, mit der es möglich ist, die Qualitätssicherung des Preformingprozesses zu automatisieren.

An die Betrachtung des Preformingprozesses schloss sich die Vorstellung verschiedener Fertigungsprozesse an. Die Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau, Eppingen, stellte hierzu ihr HP-RTM Verfahren vor. Darüber hinaus gab die Airex Composite Structures, Airex AG, Altenrhein, Schweiz, einen Einblick in ihre Produkt- und Prozessentwicklung im automobilen Serienprozess. Anhand ausgewählter Beispielbauteile bot dies einen umfassenden Einblick in die Herausforderungen einer solchen Serienfertigung und in wirtschaftliche Lösungsansätze. Den Abschluss dieses Themenschwerpunkts bildete ein Vortrag des IKV und des Instituts für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH Aachen, in dem die Auslegung, Prozessentwicklung und Fertigung einer funktionsintegrierten CFK-Motorhaube vorgestellt wurde. Die Motorhaube wird in Integralbauweise realisiert, die neben der gekrümmten Bauteilkontur und Versteifungsstrukturen auch Anbindungselemente für die Montage der Motorhaube in einem Prozessschritt umsetzt. Des Weiteren konnte das Gewicht der Motorhaube um 60 Prozent auf unter 5 kg durch eine faserverbundgerechte Konstruktion reduziert werden. Dieses Projekt wird vom Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes NRW finanziell gefördert.

Bei der Besichtigung des FVK-Technikums des IKV am Ende des ersten Tages konnte die Motorhaube zusammen mit vielen weiteren Beispielbauteilen begutachtet werden. Zudem wurde eine Vielzahl an Prozessen im laufenden Betrieb gezeigt, was die Grundlage für interessante Diskussionen und weiteren Erfahrungsaustausch bot.

Am zweiten Tag lag der Fokus der Fachvorträge auf der Herstellung von Composites mit thermoplastischer Matrix. Dazu präsentierte die Bond-Laminates GmbH, Brilon, ihr Produktportfolio an Organoblechen sowie die Eigenschaften und vielfältigen Einsatzmöglichkeiten dieser Materialien. Ergänzt wurde dies durch den Vortrag der Lanxess Deutschland GmbH, Dormagen, zur Vorstellung einer integrativen Simulation von Hybrid-Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen. Die Frimo Group GmbH, Sontra, stellte darauf aufbauend eine serientaugliche Anlagen- und Werkzeugtechnik zur Umformung thermoplastischer Composites am Beispiel eines Produkts für die Luftfahrtindustrie vor.

Weitere Vorträge widmeten sich verschiedenen Verfahren für eine ressourcenschonende Fertigung von thermoplastischen Composites. Das IKV stellte zusammen mit dem Fraunhofer Institut für Lasertechnik (ILT), Aachen, eine integrative Prozesskette zur Verschnitt optimierten Serienfertigung von TP/FVK-Leichtbauteilen auf der Basis von Hybridgarnen vor. Ein Hauptbestandteil dieser Prozesskette ist das am IKV entwickelte Faserspritzverfahren mit Hybridgarnen. Das Fraunhofer Institut für Produktionstechnologie (IPT) und die AFPT GmbH, Dörth, präsentierten Fertigungsverfahren, die eine Verschnitt optimierte Fertigung von Organoblechen und Bauteilen auf der Basis des Tapelegens von Tapes mit thermoplastischer Matrix ermöglichen.

Im abschließenden Vortrag der Seco Tools GmbH, Erkrath, wurde die wirtschaftliche Bearbeitung von Composites erläutert. Anhand von ausgewählten Beispielen erhielten die Teilnehmer Einblick in die Herausforderungen bei der Nachbearbeitung von Composites und zudem einige nützliche Hinweise hinsichtlich der richtigen Werkzeugwahl.

Der Umdruck zur Fachtagung Composites mit den Vorträgen zur Veranstaltung können bei der Bibliothek des IKV unter bibliothek@ikv.rwth-aachen erworben werden.

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