Startseite » Technik » Entwicklung »

Auf dem Sprung in die große Serie

Effizient gefertigt: alle 60 s eine hybride Faserverbund-Seitentür
Auf dem Sprung in die große Serie

Auf dem Sprung in die große Serie
Hybride Fahrzeugseitentür: Automatisiert hergestellt aus einer textilverstärkten Schale mit LFT-Rippenstruktur Bilder: ILK
Wie ein konventioneller Faserverbundprozess großserientauglich gemacht werden kann, zeigt das Dresdener ILK anhand einer hybriden Fahrzeugseitentür: Die Struktur entsteht durch Heißpressen in einer Zykluszeit von nur 60 s.

Eine Möglichkeit, leichte Composites-Strukturen in großen Serien zu produzieren, ist das Kombinieren von Glas- oder Kohlenstofffaser-verstärkten Textilhalbzeugen (GFK oder CFK) mit Pressmassen aus langfaserverstärkten Thermoplasten (LFT). Dies zeigen aktuelle Entwicklungen am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden, unter anderem am Beispiel einer Fahrzeugseitentür: In Zusammenarbeit mit der imk automotive GmbH sowie der BoNaFaTec GmbH konnten die Dresdner Wissenschaftler eine neuartige thermoplastische Türstruktur realisieren (und ihre technologische Umsetzbarkeit nachweisen), die sich durch hohe Funktionsintegration und Bauteilkomplexität auszeichnet.

Hybride Leichtbauteile, die hohen Beanspruchungen standhalten, lassen sich nur dann wettbewerbsfähig herstellen, wenn die Verfahren an die textile Verstärkungsstruktur angepasst sind. Thermoplastische Matrixsysteme bieten hier besondere Vorteile gegenüber duroplastischen Faserverbunden, weil sie in sehr kurzen Taktzeiten verarbeitet werden können und sich gut recyceln lassen. Die höheren Materialpreise (im Vergleich zu Metallwerkstoffen) lassen sich durch die reduzierte Teilezahl und damit einhergehende Einsparung aufwändiger und kostenintensiver Montageprozesse kompensieren.
Das neue Verfahren im Detail, wie es am ILK auf Basis des Heißpressens umgesetzt wurde: Als Ausgangsmaterial kommen plattenförmige, thermoplastische Halbzeuge mit Textilverstärkung zum Einsatz, die in einem Vorprozess auf einer Doppelbandpresse hergestellt wurden. Diese „Organobleche“ werden mittels Wasserstrahl-, Laser- oder Stanzzuschnitt gemäß Bauteilkontur vorkonfektioniert. Hochbeanspruchte Bereiche können durch zusätzliche Organoblech- oder Tape-Lagen verstärkt werden. Kurz vor dem Umformen heizen Infrarotstrahler das Halbzeugpaket auf. Separat geregelte Heizzonen erwärmen die Organobleche homogen und werkstoffschonend. Gleichzeitig bereitet ein Einschneckenextruder in einer parallelen Prozessstrecke die thermoplastische LFT-Fließpressmasse für das Heißpressen vor.
Nun startet der Umformprozess: Das aufgeschmolzene Plastifikat wird über eine Breitschlitzdüse auf einem Förderband ausgetragen und zusammen mit dem erwärmten Organoblech durch ein robotergeführtes Nadelgreifer-Handlingsystem in das Presswerkzeug eingelegt. Die Kavität schließt sich. Die Pressmasse fließt in die Rippenbereiche und bindet stoffschlüssig an die textile Organoblech-Schalenstruktur an. Auch das Anbringen von lokalen Stahlverstärkungen ist in den automatisierten Prozess integriert: Dazu werden Einlegerbleche in der Werkzeugkavität fixiert, im Pressvorgang von der LFT-Masse umströmt und somit formschlüssig in die Schale-Rippen-Struktur eingebunden.
Ein signifikanter Vorteil dieser Presstechnologie gegenüber dem Spritzgießverfahren sind höhere Steifigkeits- und Festigkeitskennwerte aufgrund deutlich größerer Faserlängen, da die Ausgangsfaserlänge von 25 mm im Extrusions- und Pressprozess nur geringfügig verkürzt wird.
Mit dem neuartigen Fertigungsprozess können komplexe Faserverbundstrukturen in kurzen Zykluszeiten von rund 60 s gefertigt werden. Außer für Glasfaser-verstärkte Kunststoffe lässt sich das Verfahren ebenso für hochbeanspruchte Bauteilstrukturen unter Verwendung von Carbonfaser-verstärkten Organoblech-Halbzeugen einsetzen.
Professor Werner Hufenbach Michael Krahl Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) an der TU Dresden
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 4
Ausgabe
4.2024
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Tipps der Redaktion

Unsere Technik-Empfehlungen für Sie

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Aktuelle Whitepaper aus der Industrie

Unsere Partner

Starke Zeitschrift – starke Partner


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de