MAI Plast

Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe kosteneffizient gestalten

Durch grundlegend neue Konzepte im Bedarfsfeld „Mobilität“ haben neue Leichtbau-Technologien, wie beispielsweise der Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen (FVK), in allen verkehrstechnischen Systemen zunehmend an Bedeutung gewonnen. Derzeit eingesetzte Bauteile aus FVK werden in überwiegendem Maße mit duromeren Matrixwerkstoffen (Harzen) hergestellt.

Die aktuell auf dem Markt verfügbaren Harzsysteme weisen jedoch im Vergleich zu thermoplastischem Matrixmaterial einige Nachteile hinsichtlich Zyklus­zeit, Energieverbrauch, Lagerzeit und Recyclingfähigkeit auf. Zudem sind die aktuell eingesetzten Fertigungsverfahren häufig durch einen hohen Anteil an manueller Arbeit und einen hohen Zeitaufwand gekennzeichnet. Der alternative Einsatz von thermoplastischem Matrixmaterial ermöglicht daher im Vergleich eine Verringerung der Durchlaufzeiten in der Prozesskette, was die automatisierbare Herstellung der Bauteile sowie effizientere Fügetechniken mit einschließt.

Ziel des Vorhabens MAI Plast ist die Entwicklung einer durchgängigen Prozesskette zur Herstellung von FVK mit thermoplastischem Matrixmaterial, die für Großserienanwendungen geeignet sind. Dazu sollen geeignete Werkstoffe bzw. Werkstoffkombinationen identifiziert sowie effiziente Herstellungsprozesse entwickelt werden. Basierend auf den Anforderungen der Endanwender werden durch die Projektpartner geeignete Materialien (Faser, Matrix) weiterentwickelt, kombiniert und charakterisiert. Die Materialkombinationen bilden die Basis für die Entwicklung neuer Prozesse. Dabei werden verschiedene Technologien zur direkten Bauteilerzeugung und zur Bauteilherstellung aus Halbzeugen betrachtet.

Abbildung (von links nach rechts): Schematischer Aufbau der Sandwichplatte, Demonstrator zur Untersuchung der maximal erreichbaren Umformgrade, Universalprüfkörper zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften

Die technologische Großserientauglichkeit der entwickelten Schlüsseltechnologien wird anhand von industrierelevanten Demonstrator-Bauteilen nachgewiesen. In einem iterativen Prozess werden die Einzelprozesse in Bezug auf ihre Wirtschaftlichkeit hin bewertet und konzeptionell zu einer durchgängigen Fertigungslinie kombiniert. Das Vorhaben MAI Plast ist für den Bereich der thermoplastischen Matrix-Systeme ein optimales Instrument, um die Clusterziele, wie z. B. Reduktion der Fertigungskosten und Ausschussraten oder Steigerung des Automatisierungsgrads zu erreichen.