18.10.2013

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KraussMaffei: Lackierfähige CFK-Bauteile mit PUR-Matrix direkt aus dem Werkzeug

Auf der K 2013 produziert KraussMaffei im Live-Betrieb eine karbonfaserverstärkte und serienreife 0,6 m² große Dachschale mit Polyurethanmatrix (PUR) für den Roding Roadster R1. Zentrales Element der Vorführung ist eine Produktionszelle zur automatisierten Herstellung von CFK-Komponenten. Die Besonderheit: Die Bauteile sind sofort lackierfähig, da sich die Faserstruktur nicht auf der Oberfläche abzeichnet.

Bauteillackierung wesentlich vereinfacht
"Auf diese Weise wird die nachfolgende Lackierung wesentlich vereinfacht, da Zwischenprozesse wie Primern oder das Vorlackieren entfallen", erklärt Nicolas Beyl, President des Segments Reaktionstechnik bei KraussMaffei. "Zusammen mit dem automatisierten Herstellungsprozess eignet sich dieses Verfahren für eine effiziente Serienproduktion hochwertiger Bauteile für die Automobilindustrie". Durch den hohen Automatisierungsgrad werde außerdem die Prozesssicherheit erhöht, da manuelle Arbeiten wie Schleifen oder Spachteln wegfallen. Zudem sollen sich deutliche Kostenreduzierungen realisieren lassen.

Live-Vorführung auf der K 2013
Das auf der K produzierte Bauteil ist ein Dachsegment des Leichtbausportwagens Roding Roadster R1, der auch auf dem Messestand von KraussMaffei zu sehen ist. Das Fahrzeug demonstriert mit einem Gewicht von 950 kg, einer Leistung von 320 PS und einem Karbonfaseranteil von 120 kg eindrucksvoll das Potenzial des modernen Leichtbaus. Hersteller ist mit der Roding Automobile GmbH ein Technologieunternehmen aus Deutschland, das auf die Entwicklung und Fertigung von Leichtbaustrukturen aus kohle-faserverstärkten Kunststoff spezialisiert ist. Das produzierte Dachsegment besteht aus einer CFK-Endlosfaser in quasi-isotroper Anordnung und besitzt eine Fläche von circa 0,6 m2. Die Bauteildicke beträgt 2 mm zuzüglich des Oberflächenmaterials von rund 0,2 mm. Der Faservolumenanteil liegt bei 50 Prozent. Als Matrixwerkstoff kommt ein PU-System von Henkel zum Einsatz. Die spezielle Oberflächenbeschichtung bildet ein aliphatisches PUR-System von Rühl Puromer, welches zudem UV-stabil ist.

Kurze Prozesszeiten durch den neuen RTM-Formenträger
Im Mittelpunkt der Demonstrationsanlage steht der neue RTM-Formenträger in CFT-Bauweise (Compact Formenträger) mit 3800 kN Schließkraft. Die Aufspannfläche von 1300 x 1300 mm und mit einem Parallelhub von 250 mm eigne sich hervorragend für typische Automobilbauteile mit bis zu etwa einem Quadratmeter Größe. Schnelle Schließbewegungen, gepaart mit einer hohen Plattenparallelität sichern laut Hersteller kurze Prozesszeiten sowie eine gleichbleibend gute Bauteilqualität. Die Zugänglichkeit von allen vier Seiten erlaube höchste Flexibilität für Bedienung und Automatisierung. Die Aufbereitung des PUR-Matrixharzes und Lackmaterials übernehmen zwei Dosiermaschinen vom Typ RimStar Nano 4/4, die für eine hochtemperierte Prozessführung mit Materialtemperaturen bis 80 °C ausgerüstet sind. Die verschleißoptimierte Ausführung der Pumpen aus der RimStar Familie soll eine dauerhafte Prozesssicherheit bei allen gängigen Matrixsystemen wie Polyamid (PA), Polyurethan (PUR) und Epoxidharz (EP) garantieren. Die Anlagen besitzen ein spezielles, vakuumunterstütztes Tanksystem und eine energieeffiziente, sehr genaue Temperaturregelung mit konstantem Arbeitspunkt bis zum Mischkopf.

Bessere Faserbenetzung durch C-RTM
Der PUR-Eintrag erfolgt sowohl für das Trägerbauteil, als auch für die Oberfläche über ein auf geringem Spalt geöffnetes Werkzeug (Compression-RTM). Dadurch entstehe nur ein niedriger Fließwiderstand, wodurch eine Injektion des PUR-Systems mit großen Austragsmengen möglich werde. Anschließend wird das Werkzeug geschlossen und somit das Bauteil geprägt. Das Verfahren erlaubt dem Angaben zufolge sowohl eine bessere Faserbenetzung als auch eine geringere Faserverschiebung - und das bei einem geringen Forminnendruck. Die Prozesssicherheit werde durch einen selbstreinigenden Hochdruckmischkopf MK-5/8-2K gewährleistet. Mit Hilfe patentierter Variodüsen könne die Austragsmenge ohne Druckänderung oder Einbußen bei der Mischqualität selbst während des Schusses verändert werden. Die beiden Mischköpfe sind zudem mit einer Vakuum- und Ausblasvorichtung ausgerüstet.

Die Werkzeugtechnik wird durch ein beheiztes und hochglanzpoliertes RTM-Werkzeug bestimmt, das über eine spezielle Dichtungstechnik verfügt. So kann die PU-Injektion mit Vakuumunterstützung auch bei leicht geöffnetem Werkzeug erfolgen. Eine klassische geschlossene Injektion ist jedoch auch weiterhin möglich. Mit einer gezielten Entlüftungssteuerung wird die Lackierung im Werkzeug vollflächig ausgesteuert. Eine ausgefeilte integrierte Sensorik überwacht und regelt die optimale Formfüllung und gibt sofort Auskunft über die Teilequalität. Zusätzlich unterstützt ein Auswerfersystem die Entformung und ermöglicht die mit einem Roboter automatisierte Entnahme des Fertigteils.

Starkes Partnernetzwerk zum Messeauftritt
Neben diesen beiden Partnern, die die PU-Systeme liefern, zählen zahlreiche weitere Unternehmen zum Kompetenz-Netzwerk von KraussMaffei. So sind Dieffenbacher, Zoltek, Chomarat, Alpex, Mühlmeier und Roding Automotive in das gemeinsame das Messeprojekt integriert und an dessen Realisierung beteiligt. Am Ende steht eine produktionsreife Fertigungskette von den Fasern und Matrixmaterialien bis hin zum endbearbeiteten Bauteil.

Weitere Informationen:
www.k2013.kraussmaffeigroup.com, www.kraussmaffeigroup.com

K 2013, 16.-23.10.2013, Düsseldorf, Halle 15, Stand B27/C24/C27/D24

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