RTM-Fertigungsprozesskette – Innovativ, Hochintegriert

Im Teilprojekt „RTM-Fertigungsprozesskette – Innovativ, Hochintegriert“ wird eine hochautomatisierten RTM-Fertigungskette entwickelt, die eine wirtschaftliche Herstellung von komplexen Hochleistungsfaserverbunden in hohen Stückzahlen ermöglicht. Dabei ist das übergeordnete Ziel, die Zykluszeiten der RTM-Technologie signifikant zu verkürzen, und dadurch die Herstellungs- und Produktkosten zu senken.

In fünf Arbeitspaketen werden die Schlüsseltechnologien für die Fertigungsprozesskette entwickelt:

1. Textiltechnik

Um eine komplexe Bauteilgeometrie einfach vorformen zu können, sind optimierte Faser- bzw. Textilstrukturen nötig. Dazu stehen Technologien wie das Flechten oder das Faserlegen mittels Sticktechnik zur Verfügung, die hinsichtlich ihres Grundprinzips auf traditionelle Textiltechniken zurückgreifen. Der momentane Stand der Technik erlaubt es, kleine und mittlere Stückzahlen zu produzieren. In diesem Arbeitspaket werden die einzelnen Textiltechnologien soweit weiterentwickelt, dass sie in eine Großserienproduktion in der Automobilindustrie ökonomisch sinnvoll eingebunden werden können. Des Weiteren werden die einzelnen Textiltechniken hinsichtlich ihrer Kombinationsmöglichkeit („Baukastensystem Textiltechnik“) untersucht.

2. Preforming

Eine Grundvoraussetzung für eine wirtschaftliche und reproduzierbare Handhabung von Textilstrukturen ist eine stabile Preformstruktur. Unter einem textilen Preform versteht man ein endkonturnahes, trockenes Fasergebilde mit einer belastungsgerechten Faserstruktur, auch Faservorformling genannt. Die Entwicklung geeigneter Preforming-Technologien ist für die Wirtschaftlichkeit von Injektionsverfahren von entscheidender Bedeutung, da somit der Handhabungs- und Legeaufwand verringert werden können. Dadurch sollen sich wiederum auch die Zykluszeiten der Produktion drastisch verkürzen.

3. Werkzeugtechnologie

Für eine industrielle Umsetzung der RTM-Technologie werden Werkzeuge benötigt, die eine automatisierte Fertigung in hoher Stückzahl erlauben. Auswerfer und Schieber sind bewegliche Werkzeugteile, die im Thermoplast-Spritzgießen und in der SMC-Presstechnik zum Standard gehören. Aufgrund der deutlich geringeren Viskositäten der eingesetzten Harze im RTM-Verfahren werden solche beweglichen Komponenten bislang nicht verwendet. In diesem Arbeitspaket werden Technologien für die Dichtung bewegter Werkzeugkomponenten sowie Reinigungskonzepte und passende Oberflächenbehandlungen entwickelt.

4. Infiltration

In diesem Arbeitspaket steht im Wesentlichen die Entwicklung eines großserienfähigen Infiltrationsprozesses im Vordergrund, der es ermöglicht, schnell vernetzende Harzsysteme zu verarbeiten. Des Weiteren werden die prozessbedingten Einflüsse auf das Faserverbundbauteil untersucht und bewertet.

5. Nachbearbeitung

Im Rahmen dieses Arbeitspakets werden neue Technologien für die großserienfähige Applikation von Löchern bzw. Durchbrüchen sowie dem Randfinish untersucht und technologisch bzw. ökonomisch bewertet werden.

Automatisierte Handhabung

Die etablierten Verfahren zur Herstellung von komplexen Hochleistungsfaserverbundbauteilen nutzen heute vorwiegend manuelle Arbeitsschritte. Die Akzeptanz neuer Fertigungsverfahren, besonders in der Automobilindustrie, hängt aber im Wesentlichen vom Grad der Automatisierbarkeit und den damit verbundenen Kosten ab. Die Anforderungen an eine komplett automatisierte RTM Prozesskette - und dabei insbesondere an die Handhabungstechnik - sind daher hoch. Gefordert werden reproduzierbare Handhabungsprozesse bei gleichzeitig kurzen Taktzeiten. Wichtig für die ProzessSicherheit ist dabei eine präzise Positionierung von Zuschnitten und die Realisierung von komplexen Ablagemustern und Lagenaufbauten, da die Faserorientierung Einfluss auf die späteren Bauteileigenschaften hat.