MAI TAI

Innovative Werkzeuge für eine effiziente Industrialisierung von CFK-Bauteilen

Das Projekt MAI TAI verfolgt das Ziel mittels neuer Werkzeugtechnologien die Industrialisierungsphase bei der Herstellung carbonfaserverstärkter Kunststoffe (CFK) zu verkürzen. Die Risiken bestehen zurzeit in technischen Problemen, die zu hohem Ausschuss, teuren Nachbesserungen an den Formwerkzeugen sowie am Prozess selbst und damit letztendlich zu Verzögerungen führen. Um den Problemen zu begegnen, betrachtet das Konsortium vier technologisch-strategische Ansätze:

1. Die Integration der Fertigungsprozesssimulation in eine frühe Designphase der CFK-Herstellung soll prozessbedingte Deformationen der Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen frühzeitig sichtbar machen. Durch entsprechende Umgestaltung der Formwerkzeuge ließen sich diese Deformationen vermeiden. Hierfür sind im Projekt passende Simulationsmodelle zu entwickeln und zu untersuchen.

2. Der Werkstoff Graphit ist ein leicht zu verarbeitendes und schnell verfügbares Basismaterial. Durch die Nutzung effizienter Werkzeuge aus Graphit verkürzen sich der Entwicklungsprozess und damit die Bereitstellungszeit für die Werkzeuge. Auch lassen sich dadurch Ressourcen einsparen. Im Projekt MAI TAI ist geplant, die Oberflächen- und Materialeigenschaften des Graphits optimal einzustellen und so erste Fertigungsversuche mit eigens hergestellten Graphit-Werkzeugen durchzuführen.

3. Verformungen durch Eigenspannungen oder Designänderungen fordern in der Entwicklungsphase eines Bauteils den Einsatz von Werkzeugänderungstechnologien. Geplant ist, diese Anpassung der Werkzeuge durch Aufbringen von Material mittels Laserauftragsschweißen zu erproben. Verglichen mit der konventionellen Schweißtechnologie bringt diese Methode der Formänderung Vorteile wie hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit mit sich.

Abbildung: Laserauftragsschweißen

4. Im Fertigungsprozess sorgen Trennmittel dafür, dass die Bauteile nicht am Werkzeug ankleben. Da dieser Prozess mit erheblichem Aufwand verbunden ist, wird der Ansatz verfolgt, die Formwerkzeuge dauerhaft mit speziellen Antihaftschichten auszustatten. In Zusammenarbeit mit spezialisierten Unterauftragnehmern entwickelt das Konsortium hierzu geeignete Materialien und Auftragsprozesse.

Insgesamt ist im Projekt MAI TAI vorgesehen, einen möglichen fortschrittlichen Design- und Industrialisierungsablauf für die CFK-Herstellung darzustellen, eine entsprechende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchzuführen und die Möglichkeit einer späteren Serienfertigung zu überprüfen.