19/08/2015

KI - Branchen-Ticker im KunststoffWeb

RWTH Aachen: CFK-Reparatur 4.0

Der wachsende Einsatz von faserverstärktenKunststoffen (FVK) im Automobilbau stellt die Automobilindustrie und die Kfz-Werkstätten vor die Herausforderung, wirtschaftliche Reparaturmethoden bereitzustellen. Hierzuwerden an der RWTH Aachen University in enger Zusammenarbeit zwischen sieben Forschungsinstitutenund begleitet von ca. fünfzig Industrieunternehmen neue Technologien zur Schadenserkennung und Schadensbewertung, zur individualisierten Fertigung von Reparaturmaterialien, sogenannten Patches, sowie zur Durchführung und Qualitätssicherung der Reparatur entwickelt.  

Hintergrund für diese Forschungsinitiative ist, dass neue Fahrzeugkonzepte zunehmend auf FVK, insbesondere kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) aufbauen, da diese Werkstoffe bei geringem Gewicht dennoch sehr hohe Steifigkeiten und Festigkeiten bieten. Fortschritte bei der Effizienz der Produktionsanlagen und der Reduzierung der Zykluszeiten haben dazu geführt, dass FVK zunehmend auch in Serienfahrzeugen mit hohen Stückzahlen eingesetzt werden. Auch der Druck der Gesetzgebung zur Reduzierung des CO 2 -Ausstoßes führt dazu, dass der Leichtbauwerkstoff FVK in immer mehr Fahrzeugen verbaut wird.  

Bei der Reparatur von FVK-Bauteilen in Kleinstserien sind derzeit noch der Austausch kompletter Komponenten oder die auf Expertenwissen basierende lokale Bearbeitung des Schadens üblich. Spezialisierte Werkstätten verfügen hier durchaus über etablierte Möglichkeit der Schadensbehebung. Diese Maßnahmen sind imVergleich zu Reparaturverfahren für metallische Strukturen allerdings teuer und ressourcenintensiv. Der Austausch großer integraler Strukturen, wie beispielsweise der CFK-Karosserie eines Elektrofahrzeugs, ist nicht mehr mit vertretbarem Aufwand und Kosten zu realisieren. Zur Gewährleistung der Kundenakzeptanz müssen typische Reparaturwerkstätten befähigt werden, eine kostengünstige Bewertung und Reparatur des Schadens vorzunehmen.

Das Projekt verfolgt die Industrie-4.0-Prinzipien: Sämtliche an der Wertschöpfung beteiligten Elemente werden auf maximale Wandlungsfähigkeit ausgelegt und informationstechnisch verknüpft. Aufgrund des neuen Ansatzes ergeben sich vollkommen neue Geschäftsmodelle, deren Entwicklung ebenfalls betrachtet wird.  

Die Schadenserfassung basiert auf der automatischen Fusion von Daten unterschiedlicher Prinzipien zur zerstörungsfreien Prüfung. Die Daten werden automatisiert ausgewertet und es werden Anweisungen zur Bearbeitung der schadhaften Stelle daraus erstellt. Für die Reparatur werden Reparaturmaterialien in Form von fahrzeug- und schadensangepassten Patches mittels eines Systems zur individualisierten Massenproduktion gefertigt. Die Patches werden anschließend an die Werkstatt versandt. Der Werker führt damit die Reparatur unter Anwendung neu zu entwickelnder Reparatur- und Qualitätssicherungsverfahren durch. GeeigneteAssistenzsysteme sollen den Werker in Zukunft bei sämtlichen Aufgaben unterstützen.  

Die an diesem Projekt beteiligten Institute sind das Institut für www.ikv-aachen.de Kunststoffverarbeitung (IKV), der Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement www.wzl.rwth-aachen.de Werkzeugmaschinenlabor (WZL), die Institute für www.ika.rwth-aachen.de Kraftfahrzeuge (ika), für Schweißtechnik und www.isf.rwth-aachen.de  Fügetechnik (ISF), für Bildsame www.fir.rwth-aachen.de Formgebung (IBF), für Mensch-Maschine-Interaktion www.mmi.rwth-aachen.de (MMI) und das Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR) an der RWTH Aachen. Des Weiteren sind in einem projektbegleitenden Ausschuss ca. fünfzig Industrieunternehmen beteiligt. Das Projekt wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto vonGuericke" (AiF) e.V. im Rahmen des Förderwettbewerbs "Leittechnologien für KMU" über einen Zeitraum von zunächst drei Jahren finanziell gefördert.  

Ein erstes Treffen der Projektbeteiligten findet am 26. August 2015 im Generali-Saal des SuperC an der RWTH Aachen statt. Interessierte Unternehmen sind hierzu eingeladen. Anmeldungen nimmt das Institut für Kunststoffverarbeitung als Koordinator unter akademie@ikv.rwth-aachen.de gerne entgegen.

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