MAI AutoPreg

Ressourceneffiziente Herstellung von CFK-Bauteilen

In der Automobilindustrie wird intensiv nach Wegen gesucht, Leichtbaukomponenten aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) effizient und mit kurzen Taktzeiten herzustellen. Ein sehr vielversprechender Ansatz hierbei ist die direkte Verarbeitung von sogenannten Carbonfaser (CF) Rovings (Faserbündel). Hierzu ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Rovings mit Harz imprägniert, in einem Wickelprozess zu Platinen verarbeitet und in einem anschließenden Heißpressen zu dreidimensional geformten Bauteilen geformt und ausgehärtet werden. Obwohl dieses Verfahren seit mehr als 20 Jahren bekannt ist und auch zur Herstellung kleinerer Bauteile und Serien bereits angewendet wird, besitzt es nicht die Technologiereife für den industriellen Einsatz. Die Gründe hierfür sind zum einen die fehlende Anpassung der Materialien insbesondere des Harzsystems, auf die speziellen Anforderungen des Verfahrens sowie viele ungelöste Probleme in Bezug auf die prozesssichere Handhabung als Grundlage für eine Automatisierung. Die Komplexität sowie die Anzahl der genannten Probleme haben dazu geführt, dass dieses aus Kostengründen äußerst attraktive Verfahren bisher nicht im größeren Maßstab zum Einsatz gekommen ist.

In dem Vorhaben MAI AutoPreg soll dieser Prozess (CPP: Carbon Preimpregnated Pressforming) systematisch weiterentwickelt und die eingesetzten Materialien sowie Technologien aufeinander angepasst werden, um die erforderliche Technologiereife zur Industrialisierung zu schaffen. Im Fokus der Entwicklungsarbeiten stehen dabei die Entwicklung einer auf das Wickelverfahren angepassten Tränkeinheit, die Entwicklung eines neuen Matrixmaterials, die Entwicklung einer durchgängigen Anlagentechnik einschließlich angepasster Automatisierungstechnik sowie die Entwicklung eines geeigneten „Handlingsystems“. Die technische Machbarkeit soll über die reale Umsetzung erprobt und weitere Vorteile im Hinblick auf Umformbarkeit und Verschnittreduktion untersucht werden.

Abbildung (von links nach rechts): Herstellung von 2-d-Platinen, anschließende Verarbeitung in der Presse zu dreidimensionalen Bauteilen

Die angestrebten Entwicklungen können im Erfolgsfall durch eine deutlich verbesserte Wirtschaftlichkeit in der Herstellung von CFK-Bauteilen zu einer höheren Marktdurchdringung von CFK beitragen. Sie stärken die wissenschaftliche und technologische Kompetenz der beteiligten Projektpartner sowie des MAI Carbon Clusters und sichern somit langfristig die Wettbewerbsfähigkeit der MAI-Region und den Standort Deutschland.