ThinKing August - Schlicht und ergreifend: Drapiergreif-System verformt FVK-Halbzeuge beim Transport

17.08.2016

 

In der RTM- Wertschöpfungskette ist der Transport der Textilzuschnitte zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffe (FVK) von einem Produktionsschritt zum nächsten bislang nicht wertschöpfend. Mit einem neu entwickelten Drapiergreifsystem lassen sich die konfektionierten Gewebe oder Gelege nun während des Transports bereits in Form bringen. Ein wichtiger Schritt auf dem Weg hin zur serienmäßigen Herstellung von FVK im RTM-Prozess.

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert diese Innovation mit ihrem ThinKing im August. Die Leichtbau BW GmbH gibt mit diesem Label monatlich innovativen Produkten oder Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg ein Forum.

Preformings und der Handhabung textiler Halbzeuge effizient kombiniert

Durch den neuen Ansatz lässt sich für Bauteile mit geometrisch geringer, dreidimensionaler Ausprägungen der Prozessschritt des Preformings vollständig in den nicht wertschöpfenden Handhabungsvorgang integrieren. Die beiden bisher getrennt ausgeführten Teilprozesse des Preformings und der Handhabung textiler Halbzeuge werden effizient kombiniert.

Durch die intelligente Automatisierung des Preformingprozesses können die Taktzeit gesenkt und die Qualität der Bauteile gesteigert werden. Beides führt zu einer Verringerung der Bauteilkosten und begünstigt einen stärkeren FVK-Einsatz. Denn der Preformingprozess selbst beeinflusst maßgeblich Qualität und Taktzeit der Bauteilherstellung und trägt einen vergleichsweise großen Anteil an den finalen Bauteilkosten von ca. zwölf Prozent.

Drapiergreifsystem ersetzt Handarbeit

Die RTM-Wertschöpfungskette bietet grundsätzlich ein großes Potential zur Herstellung von FVK-Bauteilen in großer Stückzahl. Innerhalb dieses Herstellungsprozesses stellt das Preforming, also der Umformvorgang textiler Zuschnitte von einer 2D- in eine 3D-Faserstruktur, einen der kritischen Prozessschritte dieser Technologie dar. Die eigentliche Umformung wird in industriellen Prozessen bislang vorwiegend in manuellen Tätigkeiten ausgeführt.

Auch die Herstellung von Bauteilen mit ausgeprägter dreidimensionaler Kontur, welche ohnehin einen mehrstufigen Umformprozess benötigen, kann durch die Drapiergreif-Technologie vereinfacht werden. So ist es beispielsweise möglich, eine erste Umformstufe bereits während des Transports am Drapiergreifer auszuführen, der aus mehreren sogenannten Pixeln aufgebaut ist.

Dezentrale Regelung der Saugleistung spart 60 Prozent Energie

Jedes Greiferpixel bildet hierbei ein autarkes System, welches über einen Datenbus mit anderen Greiferpixeln verbunden werden kann. Der pixelartige Aufbau ermöglicht die Konfiguration von Drapiergreifsystemen beliebiger Kontur und die Kombination mit Standardgreifelementen.

Jedes Greiferpixel des Drapiergreifsystems verfügt über einen integrierten Sauggreifer, mit welchem der handzuhabende Textilzuschnitt an der Saugfläche gehalten wird. Hierbei wird die Saugleistung jedes einzelnen Greiferpixels dezentral geregelt, um eine energieeffiziente und prozesssichere Handhabung zu erzielen. Dafür wurde in die Saugfläche eines Niederdruckflächensaugers (NFS) ein Kraftsensor zur Messung der Anpresskraft integriert – eine wbk-Eigenentwicklung.

Die dezentrale Regelung aller einzelnen NFS im Greifsystem hat auch einen großen Energieeinspareffekt zur Folge. Im Vergleich hierzu verbrauchen aktuelle Greifsysteme, die nach dem derzeitigen Stand der Technik arbeiten, 59 Prozent mehr. Insbesondere vor dem Hintergrund, dass die zur Erzeugung der Saugleistung erforderliche Druckluft als das teuerste Energieübertragungsmedium gilt, können durch die gesteigerte Energieeffizienz Betriebskosten eingespart werden.

Verbund aus Industrie und Forschung wurde mit öffentlichen Mitteln gefördert

Das Drapiergreifsystem wurde in einem Forschungsverbund aus Schunk GmbH & Co. KG und J. Schmalz GmbH auf Industrieseite und dem wbk Institut für Produktionstechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt. Das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst (MWK) Baden-Württemberg hat das Verbundforschungsprojekt "Technologie-Entwicklungen entlang der RTM-Wertschöpfungskette zur wirtschaftlichen Herstellung hybrider Bauteile" - HyPro vom 01. Juni 2014 bis 31. Mai 2016 gefördert. Die an dem Drapiergreifer-Projekt beteiligten Industriepartner wollen die Entwicklung zur Marktreife weiter vorantreiben.