Teile aus Faserverbundkunststoffen wurden bislang fast ausschließlich in exklusiven Sportwagen oder im Motorsport eingesetzt. Im Auftrag eines Premium-Automobilherstellers arbeitet der Pressenspezialist Schuler derzeit an der Anlagentechnik zum wirtschaftlichen Fertigen von CFK-Bauteilen in Großserie.
Um bis zu 50 % leichter sind Bauteile aus Kohlefaser verstärkten Kunststoffen (CFK) im Vergleich zu herkömmlich gefertigten Komponenten. Das geringere Gewicht hilft, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen von Fahrzeugen zu senken. Zudem ermöglicht die enorme Festigkeit des Materials einen hohen Sicherheitsstandard. Beides zusammen macht den Werkstoff, der bislang vor allem in der Luft- und Raumfahrt, im Motorsport und bei exklusiven Sportwagen eingesetzt wurde, nach und nach auch für Hersteller von Großserienfahrzeugen immer interessanter. Das bislang größte Hindernis für den Einsatz in der Massenfertigung: CFK-Teile sind aufwändig herzustellen, erfordern viel Handarbeit und waren deshalb für die Großserie bislang zu teuer.
Seit einiger Zeit arbeiten jedoch Wissenschaftler sowie Prozess- und Anlagentechniker an automatisierten Produktionsverfahren. So hat Schuler SMG in Waghäusel seit 1998 wirtschaftliche Systemlösungen mit hydraulischer Pressentechnik für die Serienfertigung von faserverstärkten Bauteilen entwickelt und realisiert. Die Anlagen kommen zum Beispiel bei der Produktion von Dächern für Sportfahrzeuge zum Einsatz.
Ein zukunftsträchtiges Verfahren für die Herstellung von CFK-Bauteilen ist das Resin Transfer Molding (RTM). Bisher war dessen Einsatz nur für Einzelteile oder Kleinserien erprobt. Die Herausforderung lag in der wirtschaftlichen Fertigung von Bauteilen für die Großserie. Mit den hydraulischen Kunststoffpressen, die Schuler SMG für einen Premium-Automobilhersteller baut, soll dies möglich sein. Die ersten Anlagen werden bis zum Frühjahr 2011 beim Kunden installiert.
Beim RTM-Verfahren werden zunächst Matten aus Verstärkungsfasern auf Vorformpressen in eine grobe Vorform gebracht. Dann wird das vorgeformte Bauteil in das untere Pressenwerkzeug der Schuler-Kunststoffpresse eingelegt. Der Pressenstößel schließt das Werkzeug bis auf einen einstellbaren kleinen Restspalt. In der Werkzeugkavität werden ein Vakuum erzeugt und flüssiges Harz und Härter eingespritzt, die die Fasermatten imprägnieren. Nach dem Füllprozess bringt der Pressenstößel die erforderliche Nachdruckkraft auf, während der das Bauteil in dem beheizten Werkzeug mehrere Minuten aushärtet. Anschließend kann das fast fertige Bauteil entnommen werden.
Der große Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass das Bauteil anschließend nur noch am Rand beschnitten und eventuell mit Bohrungen versehen werden muss. In jedem Fall ist die Gesamtzahl der Produktionsschritte gering und die Teilequalität extrem hoch. Das Aushärten des Harzes unter hoher Kraft sorgt für sehr stabile Strukturen – das wurde in Crash-Tests unter Beweis gestellt. hw
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