Composite-Leichtbau auf Basis von Thermoplasten verspricht effizientere Fertigungsprozesse und ein Recycling ausgedienter Bauteile. Bis die innovativen Materialien und Verfahren im gro\u00dfen Stil eingesetzt werden, gilt es noch einige Herausforderungen zu l\u00f6sen und noch mehr Erfahrungen zu sammeln. Beides hat sich das National Composites Centre (NCC) in Bristol, UK, zum Ziel gesetzt. Eine integrierte Fertigungszelle zum Umspritzen faserverst\u00e4rkter Halbzeuge von ENGEL bereitet dort sowohl Anwendungen im Automobilbau als auch in der Flugzeugindustrie den Weg in die Gro\u00dfserie.<\/p>\n
Die Automobilindustrie und der Flugzeugbau geh\u00f6ren traditionell zu den bedeutendsten Industriezweigen im Vereinigten K\u00f6nigreich und entsprechend stark hat sich die Composite-Forschung und Verarbeitung dort etabliert. Eine wichtige Rolle dabei spielt Catapult. Vergleichbar mit der Fraunhofer Gesellschaft in Deutschland, b\u00fcndelt Catapult im Vereinigten K\u00f6nigreich anwendungsorientierte Spitzenforschung und unterst\u00fctzt die Industrie, schneller von neuen Technologien zu profitieren. \u201eWir sind eine Art Katalysator\u201c, bringt es Paul Gallen, Bereichsleiter Automotive im NCC, auf den Punkt. Das NCC ist eines von insgesamt sieben Instituten, die mit jeweils einem eigenen Themenschwerpunkt das Catapult Netzwerk bilden.<\/p>\n
Gegr\u00fcndet 2012, umfasst das NCC auf einer Fl\u00e4che von derzeit 17.500 Quadratmetern hochmoderne Fertigungszellen, um die unterschiedlichsten Composite-Technologien abzubilden. Die mehr als 220 dort besch\u00e4ftigten Ingenieure und Wissenschaftler arbeiten eng mit der University of Bristol, vielen weiteren Universit\u00e4ten weltweit und vor allem mit der Industrie zusammen. Unternehmen \u2013 nicht nur aus UK \u2013 nutzen die Kapazit\u00e4ten f\u00fcr eigene Entwicklungsprojekte. \u201eWir gleichen unsere Roadmap kontinuierlich mit der der Automobilhersteller ab\u201c, so Gallen. \u201eDer st\u00e4rkere Einsatz von thermoplastischen Materialien im Composite-Leichtbau steht auf beiden Agenden weit oben.\u201c<\/p>\n
Treiber dieser Entwicklung sind vor allem zwei Gr\u00fcnde: \u201eZum einen erm\u00f6glichen thermoplastische Matrixmaterialien eine effiziente Weiterverarbeitung der Halbzeuge in einer Spritzgie\u00dfmaschine und die Funktionalisierung mit Materialien aus derselben Werkstoffgruppe in einem vollst\u00e4ndig integrierten, automatisierten Prozess\u201c, erkl\u00e4rt Christian Wolfsberger, Business Development Manager Composite Technologies von ENGEL am Stammsitz in Schwertberg, \u00d6sterreich. \u201eProzessintegration und Automatisierung sind die Voraussetzung, um die von der durch hohe St\u00fcckzahlen gepr\u00e4gten Automobilindustrie geforderten St\u00fcckkosten zu erreichen. Zum anderen vereinfachen thermoplastische Composites ein sp\u00e4teres Recycling der Bauteile und werden damit dem Trend zum Schlie\u00dfen von Wertstoffkreisl\u00e4ufen gerecht.\u201c<\/p>\n
Die technologische Basis f\u00fcr die Verarbeitung von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen verbreitert sich zusehends. Eine Vorreiterrolle nehmen Organobleche ein, aus denen vor allem in der Sportartikelindustrie bereits Serienprodukte produziert werden. In der Automobilindustrie gingen k\u00fcrzlich die ersten Anwendungen an den Start. \u201eDas Potenzial ist sehr gro\u00df\u201c, unterstreicht Graeme Herlihy, President Western Europe von ENGEL. \u201eAlle OEMs und Tier-1-Supplier befassen sich intensiv mit diesem Thema.\u201c<\/p>\n
Flexibel anpassungsf\u00e4hig<\/strong><\/p>\n F\u00fcr viele Unternehmen in der Composite-Branche bedeutet der Trend zu thermoplastischen Materialien, dass sie sich mit v\u00f6llig neuen Verfahren befassen m\u00fcssen. Auch f\u00fcr das NCC ist es die erste Spritzgie\u00dfmaschine. ENGEL lieferte eine duo 1700 Gro\u00dfmaschine inklusive einem Knickarmroboter von Kuka und einem integrierten Infrarot-Ofen. \u201eViele der namhaften Automobilhersteller und Tier-Supplier haben duo Maschinen in ihren Werken und au\u00dferdem arbeiten auch unsere Partnerinstitute in den USA und Japan mit diesem Maschinentyp\u201c, nennt Gallen den entscheidenden Punkt, ebenfalls auf die Technologie und das Know-how von ENGEL zu setzen.\u201c Ein zweites Kriterium war die Flexibilit\u00e4t, die die ENGEL Systeml\u00f6sungen er\u00f6ffnen. Das breite Anwendungsspektrum aus eigenen Forschungsprojekten und Firmenkooperationen erfordert es, dass sich die Fertigungszelle in kurzer Zeit an immer wieder neue Anforderungen, neue Materialien und neue Technologien anpassen l\u00e4sst.<\/p>\n Mit 17.000 kN Schlie\u00dfkraft eignet sich die duo Spritzgie\u00dfmaschine f\u00fcr gro\u00dfe Bauteile. Um praxisnah entwickeln zu k\u00f6nnen, basieren die Demonstratorwerkzeuge auf den Geometrien realer Autokomponenten. Die Musterteile weisen unterschiedliche Gr\u00f6\u00dfen und Komplexit\u00e4ten auf. Verarbeitet werden bislang vor allem Organobleche. Diese werden im IR-Ofen erw\u00e4rmt, vom Roboter ins Werkzeug eingelegt, dort geformt und sogleich mit Kunststoff umspritzt. \u201eDass der IR-Ofen oberhalb der Schlie\u00dfeinheit sitzt, vereinfacht das Handling und reduziert die Zykluszeit\u201c, berichtet Gallen.<\/p>\n Im Fokus weiterer Entwicklungen stehen unidirektional (UD) faserverst\u00e4rkte Tapes. Mit Hilfe dieser UD-Tapes lassen sich besonders stark beanspruchte Bereiche im Bauteil gezielt verst\u00e4rken, um das Leichtbaupotenzial noch besser auszusch\u00f6pfen. \u201eDas NCC ist bereits heute f\u00fchrend im Bereich des automatisierten Faserlegens, da ist der Weg zu UD-Tapes nicht weit\u201c, so Gallen. Mit drei unterschiedlich ausgelegten Tapelegezellen ist das NCC gut ger\u00fcstet, die Layups vor Ort zu produzieren und in einem integrierten Prozess weiterzuverarbeiten.<\/p>\n Vom Produktdesign bis zum Recycling<\/strong><\/p>\n Das NCC ist eine integrierte Fabrik, alle Prozesse k\u00f6nnen im Gesamtkontext \u2013 von der Materialentwicklung \u00fcber die Simulation, Konstruktion und Verarbeitung bis zum Recycling entwickelt und optimiert werden. \u201eGerade beim Thema Composites sind die Schnittstellen wichtig\u201c, macht Sean Cooper, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am NCC deutlich. \u201eIn keinem anderen Bereich greifen Material, Design und Verarbeitung so stark ineinander. Ver\u00e4ndert man nur einen dieser drei Faktoren, kommt am Ende ein v\u00f6llig anderes Ergebnis raus.\u201c Auch f\u00fcr das sp\u00e4tere Recycling gilt es, schon w\u00e4hrend der Produkt- und Prozessentwicklung die Weichen zu stellen. In ersten Projekten befasst sich das NCC gemeinsam mit Industriepartnern mit hochwertsch\u00f6pfenden Recycling-Konzepten. \u201eZiel ist es, dass zum Beispiel sicherheitsrelevante Bauteile aus langfaserverst\u00e4rkten Materialien ein zweites Leben als Sitzbank oder Instrumententafel auf Basis kurzfaservert\u00e4rkter Materialien erhalten\u201c, so Gallen.<\/p>\n Viele Testreihen fahren die NCC-Entwickler von Beginn an zweigleisig, sowohl mit f\u00fcr die Automobilindustrie typischen Materialien vor allem aus der PA-Familie als auch mit den Hochleistungskunststoffen PEEK und PPS, die bevorzugt im Flugzeugbau Verwendung finden. \u201e\u00dcber die letzten zwei Jahren hat sich die Flugzeugindustrie intensiv damit besch\u00e4ftigt, was Thermoplast-Composites auch f\u00fcr sie tun k\u00f6nnen\u201c, berichtet Gallen. \u201eEin Umstieg auf Thermoplaste f\u00fchrt in dieser Branche vielfach zu einem massiv kleineren CO2-Footprint.\u201c Den Anfang machen Hochvolumenanwendungen, die es durchaus auch im Flugzeugbau gibt. Befestigungselemente wie Klammern zum Beispiel, die bislang aus Aluminium oder Duroplast-basierten Composites bestehen. \u201eAm Ende vom Tag stehen Composites immer im Wettbewerb zu Stahl oder Aluminium\u201c, sagt Paul Gallen. \u201eComposites kommen nur dann zum Zug, wenn die Teile noch leichter, die St\u00fcckkosten noch g\u00fcnstiger und die Fertigungsprozesse noch effizienter sind. Unser Ziel ist es, zus\u00e4tzlich auch noch bessere Bauteileigenschaften zu erhalten.\u201c<\/p>\n Quelle: ENGEL<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Composite-Leichtbau auf Basis von Thermoplasten verspricht effizientere Fertigungsprozesse und ein Recycling ausgedienter Bauteile. 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