MAI Pop

Maßgeschneiderte Prozesstechnologie als neue Basis für den ressourcen­effizienten industriellen Großserieneinsatz von Faserverbundwerkstoffen

Leichtbaukomponenten aus Faserverbundwerkstoffen gewinnen in vielen Bereichen immer mehr an Bedeutung. Insbesondere in der Automobilindustrie wird intensiv nach Wegen gesucht, diese effizient in der industriellen Großserienfertigung einsetzen zu können. Zur Herstellung von Faserverbundbauteilen werden in einem ersten Schritt Vorformen aus trockenen Fasermaterialien aufgebaut, das sogenannte „Preforming“. Diese werden in einem weiteren Prozessschritt mit Harz getränkt und ausgehärtet. Dadurch entsteht ein Verbundwerkstoff aus Fasern und Kunststoff mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften.

Abbildung: “Pressepreforming” eines Autodachs

Das „Preforming“ stellt einen der wesentlichen Kostentreiber in der gesamten Prozesskette dar. Bei heutigen Verfahren werden aus dem Grundmaterial, den sogenannten „Rovings“ (Faserbündel mit 1.000 - 60.000 einzelnen Fasern), zunächst flächige textile Halbzeuge, wie beispielsweise Fasermatten oder Gewebe hergestellt. In weiteren Schritten werden diese zugeschnitten und in ihre endgültige dreidimensionale Form umgeformt, das sogenannte „Presspreforming“ (siehe Abbildung). Beim Durchlaufen dieser Prozessschritte entsteht, abhängig von der Bauteilgeometrie, ein großer Verschnitt. Es gehen etwa 20 bis 70 % des Materials verloren, wodurch der ohnehin aufwändige Prozess zusätzlich unwirtschaftlich wird.

Das Projekt MAI Pop widmet sich dieser Problematik. Im Rahmen des Vorhabens soll eine neuartige Preformtechnologie entwickelt werden, die durch innovative Ansätze eine schnelle Herstellung der Preforms direkt aus dem Grundmaterial ermöglicht und nur minimalen Verschnitt erzeugt. Die maßgeschneiderte Anpassung der Prozesstechnologie an das Bauteil soll überdies die Effizienz wesentlich steigern und die Kosten drastisch senken. Der nicht vermeidbare, aber geringe Rest an Verschnittmaterial wird an das Spitzenclusterprojekt MAI Recycling weitergeleitet. Hier werden die Synergien genutzt, um das Verschnittmaterial nach einem Aufbereitungsverfahren erneut dem Prozess als Rohstoff zuzuführen. Die Kombination dieser einzelnen Schritte, gemeinsam mit der Entwicklung innovativer Preformingtechniken, bietet großes Potential, die Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundmaterialien ökologisch und ökonomisch deutlich zu verbessern und damit einen wirtschaftlichen industriellen Großserieneinsatz dieses Werkstoffes zu ermöglichen.