ThinKing Juni - innovatives Verfahren für Auslegung von Faser-Bauteilen von Compositence

05.06.2015

 

Viel Verschnitt und Handarbeit bei der Herstellung von Bauteilen aus Hochleistungsfasern lassen sich künftig vermeiden. Mit der neuen Anlagenfamilie RoboMAG des Leonberger Maschinenbauers Compositence können Teile aus Carbon- oder Glasfaser schneller und ressourceneffizienter produziert werden, auch mit thermoplastischen Tapes. Das spart Gewicht und Kosten.

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg stellt diese innovative Technologie mit ihrem ThinKing im Juni vor. Die Leichtbau BW GmbH präsentiert unter diesem Label regelmäßig beispielhafte Produkte oder Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg. Die Compositence GmbH wurde 2013 mit dem Innovationspreis (1. Platz) des Landes Baden-Württemberg ausgezeichnet.

Bislang waren für die Produktion von Leichtbau-Teilen aus Faserverbund viel Handarbeit und mehrere Prozessschritte notwendig. "Durch unsere Technologie verkürzt sich nicht nur der Herstellungsprozess und die Prozesskosten sinken, auch der teure und energieintensive Rohstoff Kohlenstofffaser wird sparsamer eingesetzt", sagt Unternehmensgründer Ingo Karb.

Produktion ohne Zwischenschritte und nahezu verschnittfrei

Mit der Entwicklung ihres Fertigungsverfahrens verfolgt die Firma das Ziel, eine der zentralen Herausforderungen der Faserverbundwerkstoffe zu lösen: die wirtschaftliche Herstellung von Hochleistungsbauteilen in hohen Stückzahlen. Typische Anwendungen sind lasttragende flächige Bauteile aus Carbon- oder Glasfasern, etwa bei Automobilen, Windkraftanlagen, in der Luftfahrt, dem Maschinenbau oder in der Sport- und Freizeitindustrie.

Bei dem Fertigungsverfahren von Compositence wird direkt aus den Carbonfasern (Rovings) produziert, der Schritt der Halbzeugherstellung entfällt. Das bringt für viele Anwendungen große Vorteile. Die Herstellungskosten sinken, da ohne Zwischenschritte automatisiert und nahezu verschnittfrei gefertigt wird.
Die Bauteile werden auch leichter, weil die Faserarchitektur für die Bauteilanforderung optimal aufgebaut wird. Im Compositence-Verfahren werden die Carbonfasern Lastpfad-optimiert und verschnittarm auf eine Form abgelegt. Ein Roboter trägt sie exakt in der benötigten Orientierung auf. Aufwendige Handarbeit ist nicht mehr notwendig.

Faserbelegung wird auch für Struktursimulation genutzt

Software und Simulation spielen beim Compositence-Verfahren eine wichtige Rolle. In der Software LayupPlanner wird zunächst eine Form virtuell mit Fasern belegt. Aus dieser Faserbelegung wird das Maschinenprogramm für die Ablage der Fasern in der Produktion generiert. Bevor das Maschinenprogramm in der Produktion anläuft, wird es in einer Simulationsumgebung überprüft und optimiert.

Die Faserbelegung, die in der Software LayupPlanner entsteht, wird aber nicht nur für die Umsetzung des Maschinenprogramms, sondern auch für die Struktursimulation des Bauteils genutzt. "Das ist für die meisten Anwendungen etwas grundlegend Neues: Die virtuelle Auslegung ist so mit dem tatsächlichen Maschinenprogramm direkt verknüpft", erläutert Karb. Das spart auch im Produktentwicklungsprozess Zeit und Geld für die Kunden.

Groß geschrieben werden in Leonberg die Themen Industrialisierung und Wirtschaftlichkeit. Die Taktzeiten liegen aktuell bei ca. fünf Minuten Die Technologie wird derzeit mit führenden Automobil-OEMs für deutlich kürzere Taktzeiten angepasst. Der größte finanzielle Vorteil bei der Compositence Technologie ist die direkte Verarbeitung von Endlosfasern, die Verschnitt-minimale Ablage und der Wegfall von manuellen Verarbeitungsschritten.

Wirtschaftliche Produktion schon ab ein paar hundert Stück

Für flächige Bauteile ist die Fertigung von Preforms typischerweise ab einer Stückzahl von einigen Hundert wirtschaftlich im Vergleich zu einer manuellen Fertigung.

Modulare Anlagentechnologie auch für thermoplastische Glas- und Carbontapes
Neben dem Anlagentyp RoboMAG, der Carbonfasern (Rovings) direkt von Herstellerspulen verarbeitet, hat Compositence auch Anlagen realisiert, die thermoplastische Tapes ablegen (RoboMAG-T). Hier sind die Fasern bereits in den Kunststoff eingebettet, so dass sie nach der Ablage nur noch gepresst werden, um sogenannte Organobleche herzustellen.

Der große Vorteil gegenüber konventionellen Organoblechen ist die Fertigung direkt in Endkontur und mit einer für das zu fertigende Bauteil optimalen Faserarchitektur. So kann der Materialeinsatz für viele Anwendungen deutlich reduziert werden.

Weitere Informationen: www.compositence.de