AdaptiveS - Effiziente Herstellung von FKV Halbzeugen

Für die Herstellung von thermoplastischen Faserkunststoffverbunden (FKV) existieren zahlreiche statische und kontinuierliche Verfahren. Geht es um die Qualität der herzustellenden Halbzeuge oder Bauteile, müssen sich die verschiedenen Technologien jedoch nach wie vor an der Fertigung im Autoklav messen lassen. Durch die Kombination von Vakuum und Überdruck lassen sich einwandfreie Verbunde herstellen, die gerade bei der Bewertung anderer Prozessrouten als Referenz dienen. Die großen Nachteile der Autoklavfertigung bestehen in den vergleichsweise langen Zykluszeiten und dem üblicherweise hohen Anteil manueller Arbeit bei der Prozessvor- und -nachbereitung sowie den kostenintensiven Hilfsstoffen. Zudem führt der Wunsch nach größeren FKV-Halbzeugen und -Bauteilen zur Notwendigkeit größerer Anlagen, was wiederum ein steigendes Investitionsvolumen zur Folge hat. Um der Nachfrage nach entsprechenden FKV-Halbzeugen und -Bauteilen gerecht zu werden, müssen effiziente Prozesse mit hoher Variabilität entwickelt und etabliert werden.

Im Projekt AdaptiveS entwickelt die Leibniz Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW) gemeinsam mit dem Projektpartner Fotoverbundglas Marl GmbH (FVG Marl) eine neuartige Fertigungseinheit zur Herstellung von FKV. Diese Einheit basiert auf der LamiPress®-Technologie, die von FVG Marl als Spezialist für Verbundglasproduktion und Sondermaschinenbau entwickelt und seit 2010 vertrieben wird. Derzeit ist die Technologie auf die bei der Verbundglasherstellung notwendigen Prozessbedingungen ausgelegt. So liegt die maximale Prozesstemperatur bei ca. 160 °C, der maximale Prozessdruck bei 1,2 bar. Im Rahmen des Projekts wird die Anlagentechnik weiterentwickelt werden, um Temperaturen von mind. 250 °C und Drücke von mind. 3 bar zu erreichen und somit die Verarbeitung von technischen Thermoplasten zu realisieren. Die neu entwickelte Fertigungszelle wird auf eine Presstischgröße von 1,5 m x 1,5 m ausgelegt und ermöglicht damit die Herstellung großflächiger FKV-Strukturen. Neben der Imprägnierung von trockenen Faserstrukturen steht die Konsolidierung von Tapepreforms im Vordergrund der Entwicklung. Die Verwendung einer Silikonfolie zum Anlegen des Prozessvakuums ermöglicht die Herstellung gestufter bzw. dickenvariabler FKV. Die Vorteile der Technologie liegen in einem relativ geringen notwendigen Investionsvolumen sowie in der Modularität, die den Aufbau von Anlagen bis zu einer Größe von 3 m x 8 m ermöglicht. Weiterhin wird im Projekt ein Prozessmodell zur Beschreibung der thermoplastischen Imprägnierung entwickelt. Damit lassen sich materialabhängig ideale Prozessparameter vorab bestimmen und somit Ausschuss in der Produktion vermeiden.

Ziel des Projektes AdaptiveS ist es daher, eine energie- und materialeffiziente Technologie mit hoher Variabilität zur Imprägnierung und Konsolidierung von ebenen und gestuften FKV-Strukturen zu entwickeln.

Das Projekt „AdaptiveS – Entwicklung einer Anlagentechnologie zur dickenadaptiven Herstellung von endlosfaserverstärkten FKV-Strukturen“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags gefördert (Förderkennzeichen KK5003709KU3).