Im monatlichen „Jour Fixe“ des Clusters CU West des Composites United e. V. (CU) stellen Unternehmen und Einrichtungen ihre Technologien oder Projekte zu einem aktuellen Thema vor. Dr. Heinz Kolz, Clustergeschäftsführer CU West, führte die 25 Teilnehmenden und Gäste am 15. April 2024 in das Thema „Prepreganwendungen: CFK & CMC“ ein und leitete die Diskussion gemeinsam mit Dr. Hagen Klemm vom CU-Fachnetzwerk Ceramic Composites. Prepregs ermöglichen eine maschinelle Verarbeitung in automatisierten Prozessen bei gleichmäßiger und hoher Qualität. In der Luftfahrt, der Militärtechnik und vielen weiteren Anwendungen sind Prepregs unverzichtbar. „Wir wollen uns heute über den Stand und die Perspektiven dieses Werkstoffs mit unseren Referenten und mit Ihnen austauschen“, so Dr. Heinz Kolz in seiner Begrüßung.
Im Rahmen des 25. Jour Fixe stellten folgende Unternehmen / Einrichtungen ihre Beiträge zum Thema vor:
Die Schunk-Group beschäftigt weltweit 9.200 Mitarbeiter. Aus dem breiten Anwendungsspektrum stellte Thomas Schneider die Verwendung von Prepregs für Bauteile in Temperaturanwendungen vor. Modulare Werkstoffträger für Härtereiprozesse werden nach Kundenwunsch entwickelt und hergestellt. Die Trägersysteme haben keinen Verzug, der sich negativ auf die zu härtenden Teile auswirken könnten. Dadurch ergibt sich eine lange Lebensdauer, die Trägersysteme aus Metall nicht bieten können. Weil die Träger keine Faserunterbrechungen haben, verfügen sie über eine gute Lastverteilung. Über Hybridsysteme mit CMC wird ein Kontakt des Trägersystems zu den Stahlteilen vermieden. Durch ihre modulare Bauweise sind diese Systeme besonders wirtschaftlich. Für Ofenauskleidungen bietet das Unternehmen unterschiedliche Profile aus CFC an, darunter L-Profile für den Kantenschutz. Die Fasern laufen jeweils entlang der Strukturen. Als Entwickler für Auslegung und Simulation kann sich Herr Schneider Kooperationen mit Partnern in seinem Aufgabenbereich vorstellen.
Referent: Thomas Schneider, Entwicklung Composites (Auslegung und Simulation), Schunk Group
Die Röder Group ist mit 360 Mitarbeitenden in der Wartung, der Entwicklung und der Produktion von Bauteilen und Komponenten für die Luftfahrt und das Militär tätig. Die Anwendungen in der Luftfahrt reichen von einfachen Verkleidungen im Innenraum bis zu Klasse 1 Komponenten. Aktuell ergeben sich aus den REACH-Anforderungen besondere Herausforderungen. Ein Lufteinlass, der bisher aus Metall gefertigt wurde, wird auf Basis einer beheizten CFK-Komponente entwickelt. Eine weitere Entwicklung ist eine beheizte Verkleidung für den Motor einer Cessna 182. Ein CFK-Brandschott soll im Übergang von der Motoranbindung zur Zelle eingefügt werden. In das flächige Heizsysteme mit einer hohen Schadenstoleranz soll eine automatische Fehlererkennung integriert werden. Damit kann der Pilot bei einem Schadensfall entscheiden, ob der Flug abgebrochen werden muss.
Referent: Marcel Mohr, Abteilungsleiter Leichtbau Strukturen, Röder Präzision GmbH
Als führende Forschungseinrichtung im Bereich der Verbundwerkstoffe forscht das Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe (IVW) entlang der gesamten Wertschöpfungskette, von der Materialentwicklung über die Konstruktion bis hin zu den industriellen Herstellungsprozessen von faserverstärkten Bauteilen und Komponenten. In allen Entwicklungsstufen ist das IVW als Dienstleister für die Industrie tätig. Jan Janzen stellte ein Entwicklungsprojekt für Feststoffharzprepregs für eine Out-of-Autoclave-Technologie vor. Das neue Material ist bei Raumtemperatur ohne Qualitätseinbußen lagerbar, ohne Aushärtung aufschmelzbar und durch eine niedrige Viskosität kurz vor der Aushärtung gekennzeichnet. Damit werden die Verarbeitungsvorteile von Thermo- und Duroplasten kombiniert. Eine partielle Imprägnierung in Musterform gewährleistet eine höhere Prozessrobustheit und niedrige Porosität. Gleichzeitig wird die Gasevakuierung verbessert. Die Musteraufbringung erfolgt aktuell mit einem umgerüsteten 3D-Drucker mit einer Extruderschnecke und Hotend. Künftig soll der Pulverauftrag mit dem Negativmuster im Siebdruck erfolgen. Das ermöglicht großflächige Bauteile. Das Verfahren verspricht hohe Prozessrobustheit und gute Möglichkeiten für die Herstellung dreidimensionaler Teile. Herr Janzen steht als Gesprächspartner für das Entwicklungsprojekte auf diesem Gebiet zur Verfügung.
Referent: Jan Janzen, wissenschaftlicher Mitarbeiter, Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe (IVW)
In der Diskussion wurden die Fortschritte in der Prepreg-Technologie anhand der Vorträge von Teilnehmer ausdrücklich anerkannt. Die Qualität habe deutliche Fortschritte erreicht, so Prof. Ralf Cuntze. Nach Einschätzung der Referenten lässt die aktuelle Entwicklung weitere Fortschritte in den nächsten Jahren erwarten. Dadurch können zusätzliche Anwendungsfelder in unterschiedlichen Bereichen erschlossen werden.
Eine große Herausforderung für die kommenden Jahre stellen die ständig wachsenden Anforderungen an Recyclings- und ReUse-Prozesse dar. Schwerpunkte sind hier das effektive Recycling von komplexen Systemen (z. B. Bauteile mit unterschiedlichen Polymeren) sowie auch eine umfassende Bewertung der gewonnenen Altmaterialien unter den Aspekten Wiederanwendungspotential, Gefahrstoffbilanz und Kosten.
Moderation: Dr. Heinz Kolz, CU West und Dr. Hagen Klemm, Ceramic Composites
Die Vorträge aus den jeweiligen Veranstaltungen sind für Mitglieder auf Carbon Connected verfügbar: https://www.carbon-connected.de/Group/CU.West/uebersicht
Ansprechpartner für Ihre Anliegen und die Veranstaltungsreihe ist Dr. Heinz Kolz, Clustergeschäftsführer CU West: heinz.kolz@composites-united.com
