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Faserverbundwerkstoff Durchmesservariable CFK-Hohlprofile automatisiert fertigen

| Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Munich Composites fertigt automatisiert durchmesservariable CFK-Hohlprofile mit einer weiterentwickelten Flechttechnik. Konstruktionspraxis sprach auf der Composites Europe 2015 mit Martin Stoppel, Commercial Director Munich Composites.

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Martin Stoppel, Commercial Director Munich Composites
Martin Stoppel, Commercial Director Munich Composites
(Bild: Martin Stoppel)

Herr Stoppel, was macht Ihr innovatives Fertigungskonzept zur Herstellung von Faserverbund-Leichtbaustrukturen aus?

Basis ist die Flechttechnologie, die in Kombination mit Harzinjektionsverfahren die kostengünstige Fertigung von Profilen und Hohlbauteilen ermöglicht. Ein Alleinstellungsmerkmal sind Flechtkerne, die multifunktional eingesetzt und wiederverwendet werden können. Stand der Technik waren bisher entweder teure Schaumkerne, die im Bauteil verblieben, oder die Verwendungen von Sand, Wachs oder Metalllegierungen, die nicht nur kosten- und energieintensiv herausgelöst werden mussten, sondern teilweise auch zu hohen Umweltbelastungen geführt haben.

Beim Flechten erfolgt dann die Faserablage direkt auf dem formgebenden Kern. Dabei fährt ein Roboter genau die Kontur des späteren Bauteils nach. Die Fasern können so bei Krümmungen der Kontur folgen, so dass weder Falten noch Löcher im Geflecht entstehen. Die anschließende Injektion der Carbonfasern mit Epoxydharz zu einem Composite Bauteil erfolgt ebenfalls vollautomatisch.

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Wie funktioniert ein wiederverwendbarer Flechtkern?

Der Kern wird schon in der Form des späteren Bauteils hergestellt. Zum Flechten wird der Kern durch den Roboter mit Druckluft beaufschlagt und automatisiert überflochten. Danach kann der Kern noch vor der Injizierung des Harzes entnommen werden und steht direkt wieder zum Überflechten bereit. Mit ihm sind auch Hinterschnitte möglich.

Welche Vorteile bestehen gegenüber dem Prepregverfahren?

Bei unserem Verfahren ist der Verschnitt sehr gering, da direkt über den formgebenden Kern geflochten wird und nur am Anfang und Ende ein wenig Material (< 5 %) abgeschnitten wird. Die Carbonfasern sind zudem kostengünstiger als Prepreg-Material, da sie noch nicht mit Harz getränkt sind. Weiterhin entstehen beim Bauteil keine Falten und es wird kein zusätzliches Material für Verstärkungen benötigt, da die Fasern exakt an der Kontur des Bauteils abgelegt werden.

Außerdem sind durch das komplett automatisierte Verfahren menschliche Fehlerquellen ausgeschlossen und wir können garantieren, dass jedes Bauteil immer die gleich hohe Qualität und damit Sicherheitsstandards aufweist.

Welche Kostenvorteile bietet die automatisierte und verschnittfreie Fertigung und welche Auswirkungen hat dies auf den Produktionsstandort?

Durch unsere Innovationen bei der automatisierten Faserablage lassen sich Kostenvorteile bis zu 30 % im Vergleich zu traditionellen Techniken wie Prepreg erzielen. Hohlbauteile aus CFK können nun auch in Ländern mit hohen Löhnen wie Deutschland hergestellt werden. Ein Beispiel sind Hockey-Schläger. Diese fertigen wir seit letztem Jahr an unserem Standort in Ottobrunn bei München. Bisher wurden fast alle Hockey-Schläger aufgrund der niedrigen Lohnkosten in Asien, vor allem Pakistan, mit Hilfe der Prepregtechnologie weitestgehend in Handarbeit hergestellt.

Munich Composites möchte sich mittelfristig als einer der führenden Automobilzulieferer für spezielle Hochleistungs-CFK-Bauteile etablieren. Welche Projekte gibt es bereits?

Munich Composites hat gemeinsam mit der Vorentwicklung von MAN einen Luftfederträger aus CFK für Busse entwickelt. Das Projekt wurde 2015 mit dem JEC Innovation Award in der Kategorie „Transportation“ ausgezeichnet. Ziel war eine deutliche Gewichtseinsparung.

Der bisherige Standard im Fahrzeugbau sind Träger aus Stahl. Sie tragen über die mit ihnen verbundenen Luftfederbälge das Gewicht des Busses. Der Prototyp für die Tragstruktur aus einem CFK-Hohlprofil ist rund 70 % leichter. Er könnte damit die Nutzlast des Busses um einen Fahrgast erhöhen.

Wie sieht die Konstruktionsunterstützung für potentielle Kunden aus?

In einem typischen Projekt bringt unser Kunde sein Know How aus der Anwendung des entsprechenden Bauteils ein. Munich Composites fügt dann sein Konstruktions- und Fertigungs-Know How hinzu, um hochwertige Carbonbauteile zu fertigen.

Dabei legen wir hohen Wert darauf, das optimale Fertigungsverfahren auszuwählen, damit die Bauteile nicht nur die Anforderungen halten, sondern möglichst kostengünstig später in der Serie gefertigt werden können. Dabei kommt uns zu Gute, dass wir Bauteile nicht nur konstruieren, sondern auch in Serie fertigen.

Vielen Dank für das Gespräch.

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