Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung eines neuartigen Preformingverfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von endlosfaserverstärkten textilen Halbzeugen mit individuell anpassbarer Geometrie und Orientierung mittels Wickelverfahren

 

Bei der Herstellung vororientierter Textilien für endlosfaserverstärkte Kunststoffe mit derzeitig verfügbaren Preformingverfahren ist insbesondere der hohe Verschnittanteil (bis zu 35 %) problematisch. Da vor allem bei großen Serien die Kosten maßgeblich durch Materialkosten bestimmt werden, wirken sich die Verschnittkosten erheblich auf die Bauteilkosten aus. Ziel des Vorhabens ist es daher, eine innovative Fertigung von Preforms durch die Adaption des etablierten Wickelverfahrens als kontinuierlichen Prozess zur reproduzierbaren Herstellung von verschnittoptimierten, endkonturnahen endlosfaserverstärkten flächigen Preforms für die Weiterverarbeitung in Flüssigimprägnierverfahren zu realisieren. Das angestrebte Fertigungsverfahren soll die Möglichkeit bieten, mithilfe kostengünstiger Ausgangsmaterialien (Rovings) kosteneffizient flächige Preforms aus Glas- und Kohlenstofffasern, beispielsweise für Anwendungen im Automobil- und Transportsektor, herzustellen. Für die Realisierung sollen vier Entwicklungsstufen untersucht werden, die sich in der geometrischen Komplexität (z. B. ebene oder konvex gekrümmte Fläche), unterscheiden und anhand einer marktrecherchebasierten Klassifizierung der angestrebten Anwendungen zu Projektbeginn spezifiziert werden. Das Vorhaben soll die Kosten bei der Preformherstellung im Vergleich zu konventionellen Preformingmethoden für Flüssigimprägnierverfahren reduzieren. Gegenüber einer WIMAG-Konfektionierung sollen z. B. die Herstellungskosten mit Glasfasern um 15 % und mit Kohlenstofffasern um 40 % reduziert werden. Auf Basis der Forschungsergebnisse und der Bereitstellung von Grundlagen werden die Unternehmen in die Lage versetzt, das Potenzial der neuen Technologie und den potenziellen Nutzen für Hersteller und Kunden abzuschätzen.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsprojektes ist der Faserwickelprozess für die Herstellung von flachen textilen Halbzeugen, sog. Preforms, angepasst worden.

Dazu ist eine neuartige modulare Werkzeugtechnik entwickelt worden, die die verschnittarme, simultane Herstellung zweier gleicher flächiger textiler Halbzeuge direkt vom Roving im Faserwickelverfahren ermöglicht. Damit die Herstellung dieser Preforms im Faserwickelverfahren möglich ist, wurde ein Vorgehen zur Erstellung geeigneter Wickelprogramme entwickelt, dass mithilfe eines systematischen Vorgehens die Wickelprogrammerstellung für beliebige Preformkonturen ermöglicht.

Allgemein ermöglicht das entwickelte Verfahren die Herstellung von Preforms aus Glasfasern, Kohlenstofffasern sowie aus Kombinationen der beiden.