Endlosfaserverstärkte Thermoplast-Bauteile für die Großserie

Effizient zum maßgeschneiderten Hochleistungs-Halbzeug – mit einer neuen Anlagentechnik, die im August in Betrieb genommen wurde, setzt das Fraunhofer ICT neue Maßstäbe in Sachen Effizienz und Produktionsintegration. Die industriell verfügbare Anlage komplettiert die bestehende Prozesskette am Institut und hebt damit den Stand der Technik auf ein neues Niveau. Die Stärken der bisherigen Anlagengeneration hinsichtlich Prozesssicherheit, Reproduzierbarkeit und Flexibilität konnten weiter ausgebaut werden.

»Durch die in die Anlage integrierten Lösungen zur Reduktion von Verschnitt und zur endkonturnahen sowie maßgeschneiderten Ablage unidirektionaler Endlosfasern, sogenannte UD-Tapes, hebt sich die neue Anlage von anderen, am Markt verfügbaren Technologien stark ab. Dazu kommt die enorme Ablagegeschwindigkeit im Sekundentakt«, fasst Tobias Joppich, Projektleiter am Fraunhofer ICT, die Prozessverbesserung zusammen. »Produkte lassen sich damit noch präziser auf die jeweilige Anwendung maßschneidern und somit maximale Leistungsfähigkeit bei sparsamem Materialeinsatz und sehr kurzen Zykluszeiten verbinden.«

Bis zu vier verschiedene Tape-Materialien (Matrixwerkstoff, Faserwerkstoff, Dicke, Breite) lassen sich in einem Legezyklus kombinieren. Mithilfe des stufenlosen Winkelschneiders werden endkonturnahe Ablagen begünstigt. Die Entkopplung von Zuschnitt und Bereitstellung arrangiert die sekundenschnelle Ablage, wobei parallelisiert über zwei Legebalken die vier Tapestreifen gleichzeitig gelegt werden können. Die Kombination dieser Features ermöglicht es, Produkte nun noch passgenauer für die jeweilige Anwendung zu entwickeln und damit die maximalen Bauteileigenschaften bei gleichzeitiger Reduzierung der Zykluszeit und Erhöhung der Ressourceneffizienz zu erreichen.


Das Fraunhofer ICT beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit großserientauglichen Verarbeitungsverfahren zur Herstellung endlosfaserverstärkter Thermoplast-Bauteile. Der Forschungsverbund, bestehend aus Fraunhofer ICT und dem Karlsruher Institut für Technologie KIT ermöglicht Partnern die ganzheitliche Betrachtung und Abbildung von Prozessketten bis zum finalen Bauteil. Dies beinhaltet neben der Prozessrealisierung auch die Unterstützung bei der Struktur- und Prozesssimulation. Die Gemeinschaftsentwicklungen zu Prozesstechnologie und Simulationsmethoden decken heute bereits einen Großteil der industriellen Anforderungen ab.

Noch nicht voll ausgeschöpftes Potenzial sieht das Fraunhofer ICT in der Verfahrenskombination von Thermoplast-Tapelegen mit bereits etablierten Großserienprozessen wie dem Fließpressen und Spritzgießen. Diese zeigte eine 2011 und 2013 angefertigte anwendungsnahe Machbarkeitsstudie, die zusammen mit Industriepartnern durchgeführt wurde. Seitdem arbeiten Wissenschaftler intensiv an der Weiterentwicklung entlang der gesamten Prozesskette. Weitere Entwicklungsarbeiten zielen vor allem auf die Verarbeitung alternativer und hybrider Hochleistungs-Materialsysteme ab.

Über Fraunhofer Institut für Chemische Technologie ICT

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

Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 69 Institute und Forschungseinrichtungen an Standorten in ganz Deutschland. 24 500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erzielen das jährliche Forschungsvolu-men von 2,1 Milliarden Euro. Davon fallen 1,9 Milliarden Euro auf den Leistungsbereich Vertragsforschung. Über 70 Prozent dieses Leistungsbe-reichs erwirtschaftet die Fraunhofer-Gesellschaft mit Aufträgen aus der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten. Internati-onale Kooperationen mit exzellenten Forschungspartnern und innovativen Unternehmen weltweit sorgen für einen direkten Zugang zu den wichtigsten gegenwärtigen und zukünftigen Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen.

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