Neu entwickelte Industrieanlage «Fibercon» schließt thermo-plastische Prozesskette

UD-Tapes für Leichtbau in Serienanwendungen

Industrieanlage Fibercon (Entwicklung zusammen mit Firma Dieffenbacher): Prozesstechnik zur Konsolidierung von thermoplastischen Hochleistungsfaserverbun-den (UD-Tapes) auf der Basis der am Fraunhofer ICT entwickelten strahlungsinduzierten Vakuumkonsolidierung / Foto: Fraunhofer ICT (PresseBox) ( Pfinztal, )
Zusammen mit einem führenden Anlagenhersteller entwickelte das Fraunhofer ICT auf Basis des Prinzips «strahlungsinduzierte Vakuumkonsolidierung» eine Industrieanlage namens «Fibercon», die diesen revolutionären Ansatz industriell nutzbar macht und die «Fiberforge» Thermoplast-Tapelegetechnologie optimal ergänzt. Mit der «Tailored blank line» lassen sich maßgeschneiderte Organobleche (Tailored blanks) aus unidirektional faserverstärkten Thermoplastbändern (UD-Tapes) im Großserientakt herstellen. Diese können nachfolgend im Hybrid Molding umgeformt und funktionalisiert werden. Die vollständige Prozesskette, die sich sowohl für Standard- als auch für Hochtemperaturthermoplaste eignet, ist ab sofort am Fraunhofer ICT in Pfinztal verfügbar.

In diesem Prozess wird Unterdruck und Infrarotstrahlung genutzt, um das Material schonend, direkt und schnell in geschützter Atmosphäre aufzuheizen und zu verpressen. Dies ermöglicht eine schnelle und effiziente Konsolidierung, da keine hohen Metallmassen zyklisch temperiert und bewegt werden müssen. «Mit der Technologie können die meisten Thermoplaste trennmittelfrei konsolidiert werden. Dies ist neben der geringen Zykluszeit eine zunehmend zentrale Anforderung für die automatisierte Weiterverarbeitung im Kleben und Lackieren sowie bei der Funktionalisierung im Hybrid Molding», sagt der Pionier dieser Technologieentwicklung Dr. Sebastian Baumgärtner. Mit der neuen Anlagentechnik ist die Prozesskette vom Tape bis zum finalen thermoplastischen Faserverbundbauteil am Fraunhofer ICT geschlossen und steht für die gemeinsame Nutzung in Forschungs- und Entwicklungsprojekten zur Verfügung. Neben der großserienfähigen Anlagentechnik bietet das Fraunhofer ICT auch prozessspezifische Unterstützung bei der Bauteilkonzeption und der simulativen Auslegung an.

Ein Forschungsschwerpunkt am Fraunhofer ICT bildet die Prozessentwicklung für den wirtschaftlichen Leichtbau. Neben der Optimierung von etablierten Prozessen, werden komplette Prozessketten hinterfragt und basierend auf dem aktuellen Stand der Forschung neu gedacht. So gelang es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bereits 2012 einen sogenannten «Bottleneck» Prozess, der einen Engpass in der Prozesskette des Thermoplast-Tapelegens darstellt, zu identifizieren – das Konsolidieren. Bei der Konsolidierung werden Einzellagen unter Druck und Temperatur stoffschlüssig miteinander verbunden und der Porengehalt des Verbunds reduziert. Klassischerweise erfolgt dieser Prozess in energie- und kostenintensiven kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Pressprozessen. Dieser Prozessschritt ist entscheidend für die reproduzierbare Weiterverarbeitung und maximale Performance der maßgeschneiderten Halbzeuge. In einem revolutionären Entwicklungsansatz konnte hierfür eine neue Lösung geschaffen werden: Die «strahlungsinduzierte Vakuumkonsolidierung» (engl. «radiation induced vacuum consolidation»).

Polymer Engineering am Fraunhofer ICT

Der Produktbereich Polymer Engineering (PE) am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal gehört zu den bedeutenden anwendungsnahen Forschungseinrichtungen in der Kunststoffentwicklung. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erarbeiten zusammen mit Partnern und Kunden neue Verfahrensschritte und erweitern dadurch ständig die Einsatzgrenzen heutiger polymerer Materialien. PE bietet Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen von der Idee bis hin zur Prototypenherstellung aus einer Hand.
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