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Dieffenbacher: Automatisierte Press- und Legeverfahren für Faserwerkstoffe FVK-Komponenten effizient und wirtschaftlich herstellen

Redakteur: Konrad Mücke

Zur Messe Composites Europe stellt Dieffenbacher mehrere Produktionsverfahren vor, die für kürzere Zykluszeiten und effizientere Herstellungsprozesse sorgen. Bauteile aus Leichtbau-Verbundwerkstoffen können künftig in grösseren Serien hergestellt werden.

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Nasspressverfahren eignen sich bevorzugt, um wenig komplexe, dreidimensionale Bauteile herzustellen.
Nasspressverfahren eignen sich bevorzugt, um wenig komplexe, dreidimensionale Bauteile herzustellen.
(Bild: Dieffenbacher GmbH)

Um Komponenten aus mit Glas- oder Kohlestofffasern verstärkten Kunstharzen zu fertigen, stehen mehrere unterschiedliche Verfahren zur Verfügung. Aus diesen wählen Fertigungsbetriebe das jeweils zu den geforderten Bauteileigenschaften und den Auftragslosen passende aus.

Tapes legen

Bei diesem Verfahren legen Automaten zunächst die Fasern in den vorausberechneten Geometrien so ab, dass beinahe das geforderte Bauteil entsteht. Anschliessend werden diese Gelege in einer Presse zusammen mit dem Kunststoff zum endgültigen Bauteil gepresst und gehärtet.

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Dafür hat der Pressenhersteller Dieffenbacher GmbH die Tailored-Blank-Linie verwirklicht. Sie besteht aus dem Legeautomaten Fiberforge und der Presse Fibercon. Sie ermöglicht, grossformatige, lokal verstärkte Bauteile aus thermoplastischen Kunststoffen in grossen Serien zu fertigen.

Im ersten Prozessschritt fertigt der Automat Fiberforge endkonturnahe Gelege aus Carbon- oder Glasfasertapes. Ein Legezyklus dauert eine Sekunde. Somit gilt dieser Tapelegeautomat als der derzeit weltweit schnellste. Nach einem definierten Muster können die Tapes von Spulen abgerollt und gelegt werden. Vier solcher Spulen kann die Anlage aufnehmen. Das ermöglicht, unterschiedliche Werkstoffe in einem Gelege zu mischen. Auch die Breite und die Dicke der Tapes sind variabel. Ein ausgeklügeltes System zu schneiden kann die Tapes an Anfang und Ende rechtwinklig und in Winkeln von minus bis plus 45 Grad schneiden. Das passgenaue und endkonturnahe Legen der Tapes minimiert den Verschnitt. Dank eines Systems zum selbsttätigen Wechsel der Tapespulen produziert die Anlage unterbrechungsfrei.

Auf der Prozesslinie Fibercon werden die Tapegelege vakuumunterstützt zum endkonturnahen Laminat verfestigt. Die Presse kann mehrere Gelege parallel aufnehmen. Sie zeichnet sich durch sehr kurze Zykluszeiten aus. Das Vakuumsystem minimiert Lufteinschlüsse und Fehlstellen im Verbundwerkstoff. Somit lassen sich hochwertige Laminate produzieren. In Verbindung mit einer Automatisierung, zum Beispiel Robotern zum Transport und Stapeln der gefertigten Bauteile, lassen sich auf der Produktionsanlage jährlich mehrere Millionen Bauteile herstellen. Diese Fertigung eignet sich somit für die Automobilindustrie und deren Zulieferer.

Preform

Dieses Verfahren eignet sich für dreidimensional geformte, kleinere Bauteile. Vorteilhaft ist, dass nur wenig mehr als der für das Bauteil benötigte Werkstoff eingesetzt wird. Eine Presse formt zunächst die Glas- oder Kohlefasergelege, die zusammen mit Kunstharz in einer weiteren Presse zum endgültigen Bauteil aushärten. Dies geschieht vorteilhaft beispielsweise auf den Pressen von Dieffenbacher. In nur einem Arbeitszyklus können darauf mehrere separate, dreidimensional geformte Preforms hergestellt werden. Ohne weiteres Fügen werden sie anschliessend zum Leichtbauteil gepresst. Sehr komplexe Preforms in einzelne Sub-Preforms zu unterteilen, vereinfacht die Fertigung. Diese Fertigungstechnologie eignet sich vorteilhaft unter anderem für Rahmenbauteile. Die Fasen können mit auf den Lastpfad orientiert gelegt werden. Der gesamte Prozess – vom Herstellen der Sub-Preforms bis zum Fügen in der Presse – ist vollständig automatisiert.

Nasspressen

Das Nasspressverfahren ist ideal, um in grossen Serien nur wenig komplex dreidimensional geformte Bauteile aus Kohlefasern herzustellen. Dies betrifft beispielsweise Strukturbauteile, wie Fahrzeug-Antriebstunnel oder Verstärkungen für Autodächer. Nasspressen erweist sich aufgrund seiner einfachen Prozesskette als besonders wirtschaftlich. Im Unterschied zum Verfahren Resin Transfer Molding (RTM) wird beim Nasspressverfahren das Gemisch aus Harz und Härter – meist Epoxidharz – ausserhalb der Presse auf die Gelege aus Carbonfasern aufgetragen. Somit kann dies parallel zum Pressen und Härten weiterer Bauteile in der Presse geschehen. Das kürzt deutlich die Zykluszeiten. Hohe Kosten für den Werkstoff Kohlefaser werden durch kurze Taktzeiten und somit höhere Produktivität ausgeglichen. Die Dieffenbacher GmbH konzipiert und verwirklicht als Systemlieferant komplette, vollständig automatisierte Produktionsanlagen zum Herstellen von Bauteilen aus Faser-Verbundwerkstoffen. SMM

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