MAI Preform 2.0

Neues Verfahren steigert Materialeffizienz

Betrachtet man die heute etablierten Fertigungstechnologien für Strukturen von Hochleistungsfaser-Verbundwerkstoffen aus CFK wird deutlich, dass sowohl in der Luftfahrt-, der Automobilindustrie und im Maschinenbau die hohen Material- und Fertigungskosten dieser Materialien derzeit einem wirtschaftlichen Einsatz entgegenstehen, sei es für kleine Stückzahlen als auch für eine industrielle Serienfertigung.

Ein Schlüssel für die gewichtsoptimierte und kostengünstige Herstellung von Hochleistungsfaser-Verbundstrukturen aus CFK ist die belastungsgerechte automatisierte Ablage der Verstärkungsfasern bei gleichzeitig möglichst geringem Halbzeugverschnitt, welcher derzeit bei der Verwendung von Gewebehalbzeugen je nach Bauteilkomplexität bis zu 30 % betragen kann.

Ziel des Vorhabens ist es daher, einen Prozess zu entwickeln, der zu einer erheblichen Einsparung des Materialeinsatzes durch Reduzierung von Verschnitt und zu leichteren Bauteilen durch eine lastgerechte Auslegung führt. Um dieses Ziel zu erreichen, soll innerhalb des Vorhabens das von der Compositence GmbH patentierte Verfahren zum verschnittarmen dreidimensionalen Ablegen einer Preform (Vorformling) direkt aus dem Roving (Faserbündel) für die Integration in einem verketteten Fertigungsprozess weiterentwickelt werden. Dazu sollen in dem Vorhaben der Ablegeprozess, eine automatische Bestückung und Zuführung des Rovings sowie ein neuer Binderauftrag entwickelt bzw. Möglichkeiten zur Optimierung des Binderauftrags und Auswirkungen auf die Weiterverarbeitung im RTM-Verfahren untersucht werden.

Abbildung: Schematische Darstellung der angestrebten Prozesskettenverkürzung

Die in dem Vorhaben MAI Preform 2.0 zu erarbeitenden technologischen Lösungsansätze leisten einen essentiellen Beitrag zur Reduzierung des Verschnitts von CFK-Werkstoffen, wodurch die Fertigungs- und Stückkosten reduziert und ein wichtiger Beitrag zur Ressourcenschonung geleistet werden kann. Somit liegt das Vorhaben im Fokus der Clusterziele des BMBF-Spitzenclusters MAI Carbon.