MAI SFE

Selektive Faserablage Einrichtung

Die SFE (selektive Faserablage Einrichtung) ist ein geplantes Fertigungsverfahren, bei dem Lang- und Endlosfasern mit Harz bei einer Geschwindigkeit von bis zu 600 mm/s imprägniert werden und die Harzreaktion geregelt gestartet sowie das Faser-Harz-Gemisch mit gewünschtem Gelierungsgrad konsolidiert im Werkzeug ablegt wird. Aus Trockenfaser und Harz wird so in einem einzigen Produktionsschritt ein Produkt mit belastungsgerecht optimierten Faserorientierungen aufgebaut.

Dieses Verfahren bildet die Grundlage für die im Vorhaben angestrebte Innovation, indem durch die Entwicklung, den Aufbau und die Erprobung einer Applikatoreinheit Einzelaspekte aus dem beschriebenen Verfahren übernommen und auf engstem Raum zusammengeführt werden. Damit wird die Machbarkeit des SFE-Verfahrens demonstriert.

Philosophie des Verfahrens ist die konsequente Ausrichtung der Fasern. Dies ist dann möglich, wenn die mit Harz benetzte Faser lastgerecht, z. B. in Richtung der Kraftlinien, auf dem Werkzeug abgelegt und fixiert werden kann, ohne durch fertigungstechnische Restriktionen eingeschränkt zu werden. Ausgehend vom endlosen Faserstrang, dem Roving, werden alle erforderlichen Prozessschritte in einer robotergeführten Applikatoreinheit vor der Ablage auf dem Werkzeug durchgeführt. Hierdurch können die zahlreichen Fertigungsschritte im Herstellungsprozess von carbonfaserverstärkten Kunststoffen auf einen einzigen integrierten Prozessschritt reduziert werden, wodurch ganze Prozessschritte bisheriger Techniken, wie z. B. das Weben von Gelegen und die Harzinjektion wegfallen.

Abbildung: Carbonfaser-Textilien getränkt und ungetränkt

Der Applikator ist so zu realisieren, dass ein Ablegen und Tränken der Fasern sowie die Initiierung der Härtung mit der Applikatoreinheit erfolgen kann. Dieses Prinzip erlaubt dann auch lokale Änderungen der Orientierung und der Wandstärken. Anschließend soll dieser Applikator im Gesamtsystem für ein einfaches Bauteil getestet werden. Die aus dem Vorhaben zu erwartenden Erkenntnisse sollen dazu beitragen den OneStep Prozess weiterzuentwickeln, um mittelfristig mit diesem Verfahren kostengünstige, leichtbau-optimierte CFK-Bauteile im Automobilbau zur Anwendung zu bringen. Somit leistet das Projekt MAI SFE einen wichtigen Beitrag zur kostengünstigen Produktion von CFK-Massenteilen.