» TECHNIK Bild: ITA Prozesskette im Projekt FreePreg: Die TFP-Preforms werden Rolle-zu-Rolle beschichtet und auf diese Weise vorimprägniert. Nun lassen sich diese sogenannten Freepreg mit den Prepreg kombinieren. Bild: ITA Durch „Tailored Fibre Placement“ (TFP) lassen sich komplexe Faserhalbzeuge herstellen. Die Fasern können in Richtung des Kraftflusses und endkonturnah abgelegt werden. FreePreg-Ansatz industriell umgesetzt Im Projektvorhaben wurde ein Decken - panel für den Flugzeuginnenraum von Diehl Aviation, Laupheim, ausgewählt. Das Demonstrator-Bauteil ist auf dem Foto zu sehen. Als Sandwich-Bauteil besteht es aus Decklagen und einer Wabenkern-Struktur. Die TFP-Preforms können parallel auf Mehrkopf-Stickmaschinen in einem Serienprozess hergestellt werden. Entsprechende Versuche fanden bei den teilnehmenden Partnern ZSK Stickmaschinen GmbH (Krefeld), Digel Sticktech GmbH & Co. KG (Pfullingen) und TFP Technology GmbH (Falkenstein) statt. Zum Einsatz kam ein hochvernadelter Carbon faser-Vliesstoff der Tenowo GmbH, Hof. Die selektive Transferbeschichtung entwickelte Tenowo gemeinsam mit JWS Jakob Weiß & Söhne Maschinenfabrik GmbH (Sinsheim). Mechanische Prüfungen führte das Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University an den FreePreg-Laminaten durch. Die Ergebnisse zeigen, dass FreePreg die mechanische Performance von Composite-Bauteilen steigern können: Beim Demonstrator des Decken - panels ließen sich gegenüber Metall-Verbindungen die Ausreißfestigkeit verdoppeln und die Kerbzugfestigkeit um über 30 % erhöhen. Dies bringt Gewichtsersparnisse bis zu 23 %. Durch Einbringen des FreePreg-Einlegers entfielen Laminatlagen, was die Prozesszeit beim Laminieren der Bauteile um 18 % verkürzte. Aufgrund der Serienfertigung lassen sich die FreePreg-Halbzeuge verhältnismäßig günstig produzieren. Die Halbzeugkosten wurden gemeinsam mit den Industriepartnern in einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zu 13,84 Euro (netto) berechnet. Sie bewegen sich im Kostenrahmen vergleichbarer Prepreg-Halbzeuge, die jedoch zu höheren Bauteilgewichten führen. Fazit: Durch „FreePreg“ steht nun eine Prozessroute zur Verfügung, welche die Imprägnierung und Verarbeitung maß - geschneiderter TFP-Preforms zu wett - bewerbsfähigen Kosten ermöglicht. Die Projektpartner entwickelten einen Prozess mit hoher Technologie- und Serienreife. Mit dem vorhandenen Know-how lassen sich schon heute Serienprozesse für FVK- Bauteile realisieren, die High Performance bieten und sich dennoch kostengünstig herstellen lassen. Aktuell bestehen für die Forschung jedoch noch offene Fragen, wie zum Beispiel nach einer vereinfachten Auslegung von Preforms für das TFP-Verfahren sowie im Blick auf die direkte Rückführung von Faserabfällen in die Prozesskette. Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) für die Förderung des Forschungsprojektes „FreePreg“ im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) des AiF- Forschungsnetzwerks Mittelstand. Kontakt: Andreas Bündgens, Tel. +49 241 80-23260, andreas.buendgens@ita.rwth-aachen.de Das BMWK-geförderte Projekt FreePreg zielt auf die Serienfertigung maßgeschneiderter Textil-Halbzeuge für Composites. Es wird von einem breiten Konsortium getragen. 60 Industrieanzeiger » 10 | 2022
Magnesium-Spritzguss effizienter als Magnesiumguss Leichtbau mit Kunststoff und Magnesium Der Leichtbau dringt in alle Mobilitätsbereich vor, oft bereits mit nachhaltigeren Materialien. Das zeigen die Entwicklungen, die Anfang Juni auf der Hannover Messe und der parallel veranstalteten Kongressmesse „LightCon“ zu sehen waren. » David Vink, freier Fachjournalist in Mettman Bild: Weippert Kunststofftechnik Die Halle 19 in Hannover wurde erstmals der neuen Leichtbaumesse „LightCon“ gewidmet, die vom 1. bis 2. Juni 2022 an zwei Tagen während der großen Industriemesse ihre Premiere hatte. Neben dem Kongress präsentierten dort 35 Aussteller ihre Entwicklungen. Die Exponate zeigten: Leichtbau beginnt schon bei den Schrauben. Die Weippert Kunststofftechnik GmbH, Öhringen, fertigt sie aus Kunststoff, vorwiegend aus Polyamid (PA) und zu 30 bis 60 % mit Glasfasern verstärkt. Sie ermög - lichen Gewichtseinparungen um bis zu 80 % gegenüber Metallschrauben. Eine M10x80-Schraube von Weippert wiegt typischerweise 8,4 g im Vergleich zu 61,3 g in Stahl. Neu bei Weippert sind Sechskantschrauben mit TX-Werkzeug-Antrieb und selbstfurchende Schrauben aus Kunststoff. Weippert zeigte auch Glas - faser(GF)-verstärkte PA-Schrauben mit Carbonfaseranteil sowie zu 50 % GF-verstärkte PEEK-Zollschrauben und PVC-Schrauben. Weiter umfasst das stetig wachsende Sortiment ebenso Sechskantmuttern, Flachkopfschrauben (TX-Antrieb) und Kunststoff- Unterscheiben. Die Ejot GmbH, Bad Berleberg, produziert seit 2011 Schrauben aus Kunststoff, beschränkt sich jedoch auf eine selbstfurchende Schraube: die Delta PT P. Begann der Befestigungsspezialist zunächst mit einem zu 50 % GF-verstärkten Polyphthalamid (PPA) der EMS-Chemie, verwendet Ejot seit 2013 ein modifizierte PPA (Akromid T1) von Akro-Plastic mit recycelter Carbonfaserverstärkung. Diese Kunststoffschrauben sparen bis zu 85 % gegenüber Stahlschrauben. Recycling wird auch im Flugzeugbau zum Thema. Auf der LightCon-Konferenz stellte Tassilo Witte von der CTC GmbH einen Weg zur recycelten Carbonfaser (rCF) für Flugzeugbauteile vor: über die Pyrolyse von CF-verstärkten Kunststoff-Altteilen und das Vermahlen von CF-Ausschussfasern. Allerdings verkürzt dieser Prozess die Carbonfasern und mündet in ein CF-Vlies, das weniger gut verstärken kann als neue CF-Verstärkungsmaterialien. Wie dieser Recycling-Prozess abläuft, beschrieb Witte im Vortrag zusammen mit Wissenschaftlern des Fraunhofer IGCV. Er bezog sich dabei auf „Mono-CF“ und pyrolysierte PrePregs aus nichtgecrimpten Stoffabschnitten. Sie stammten aus der Produktion des Airbus 350. Dabei werden, ähnlich wie in der Baumwoll - produktion, rCF geöffnet und kardiert (gekämmt), um sie auszurichten und als Garne zu strecken. Nach dem Vermengen mit thermoplastischer Faser, vorwiegend PA6 (aber auch PP), werden hochorientierte, verstärkende Tapes gebildet. Diese Tapes sind laut Witte für Lastpfad-angepasste semi-strukturelle und strukturelle Anwendungen in der Luftfahrtindustrie geeignet und skalierbar. Die großen Faser-Volumen-Gehalte von 19,6 % bis 43 % erklärte Witte mit der Möglichkeit, die hoch- Kaum eine Schraube, die es nicht auch aus Kunststoff gibt: Weippert fertigt sie für den Leichtbau aus faserverstärkten Materialien. Industrieanzeiger » 10 | 2022 61
