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technik & wissen Composites: Großserien aus nur einer Fertigungszelle Duro- und Thermoplaste zum Leichtbauteil verheiratet Kunststoffverarbeitung | Die im Projekt Opto-Light erzielten Ergebnisse sind ein Präzedenzfall für das, was künftig möglich wird: Verarbeiter produzieren Leichtbauteile in Großserie, die ein Maximum an Funktionsintegration und Stabilität bringen. Es handelt sich dabei um hybride Kunststoffteile aus Carbonfaser-verstärkten Duro- und Thermoplasten. 46 Industrieanzeiger 28.18
Auf dieser Anlage werden hybride Leichtbauteile aus Carbonfaserverstärkten Duro- und Thermoplasten produziert: Das Panorama-Bild lässt erahnen, dass die Opto-Light-Fertigungszelle die unterschiedlichsten neuen Technologien zusammenbringt. Sie wurde am AZL in Aachen installiert. Bild: AZL Worauf die Akteure bei Projektstart vor vier Jahren abzielten, ist schnell gesagt: Die spezifischen Stärken von faserverstärkten Duroplasten und Thermoplasten sollen in einem einzigen Leichtbauteil vereint werden, komplett produziert in einer einzigen Fertigungszelle – und zwar in Großserie. Der Anteil des gepressten Duroplasten macht das Bauteil starr und kriechfest, der spritzgegossene Thermoplast sorgt für eine kostengünstige Funktionalisierung in komplexen Geometrien. Doch die dafür benötigten Technologien sind so vielfältig, dass das Vorhaben einer Expedition auf den Mont Blanc glich – von der Liste der Expeditionsteilnehmer her ebenso wie von der Geräte- und Technikliste her. Krauss Maffei zum Beispiel brachte maschinentechnisches Know-how ein und strebte als Projektziel an, die Ergebnisse in schlüsselfertige Anlagetechnik für Teileproduzenten umzusetzen. Die Münchner übernahmen die Koordination des Projekts. Der Begriff „Opto“ steht dafür, dass optische Systeme eine wichtige Rolle spielen in der Fertigungszelle, und „Light“, dass leichte Teile produziert werden. An den Fügestellen sorgen Laser dafür, dass aus dem Carbonfaser-verstärkten Duro plasten (zunächst Epoxidharz, später eventuell auch Polyurethan) und dem Carbon faserverstärkten Polyamid 6 ein 2K-Bauteil wird. Auch für die prozessintegrierte Messtechnik spielen optische Systeme eine Rolle. Drei Jahre arbeiteten die Teilnehmer an dem Projekt, das ein Finanzvolumen von 3,95 Mio. Euro umfasste und vom BMBF zu 53,8 % gefördert wurde. Durchgeführt wurde Opto-Light am Aachener Zentrum für integrativen Leichtbau AZL der RWTH Aachen mit Unterstützung der Aachener Institute IKV (Institut für Kunststoffverarbeitung) und Fraunhofer IPT Composites für alle Für die Faserverbundtechnik ist die Zeit gekommen, in die Breite der Kunststoffverarbeitung vorzudringen. Über kurz oder lang werden sich immer mehr Kunststoffverarbeiter in die Lage versetzen können, auch mit Composites zu arbeiten, Organobleche zu verarbeiten und zu funktionalisieren. Dies zeigen die Projekte, über die wir hier lesen. Eine neue Technik erobert die Welt – und eröffnet Chancen für ambitionierte Spritzgießer. Olaf Stauß Redakteur Industrieanzeiger (Institut für Produktionstechnologie) – sie sind auch auf der Messe Fakuma in Halle B4, Stand 4404, präsent. Der Ablauf des Projekts gleicht in der Tat einem Expeditionsbericht. Die Ergebnisse gliedern sich in viele Einzelaspekte auf, die sich erst in der fertigen Fertigungszelle zu einem Ganzen fügen und den neuen Prozess gelingen lassen. Ein Kernstück ist das Vorbereiten der Fügestellen: Laser tragen Polymermaterial an der Oberfläche des bereits gepressten Duroplastteiles ab und legen so Carbonfasern frei. Als einen weiteren Prozessschritt strukturieren sie die offen gelegten Faserbahnen, damit der angespritzte Thermoplast besser haften kann. Das Wendeplatten-Formwerkzeug nimmt sowohl die Duroplast- als auch die Thermoplast-Komponente auf. Bild: Arges Laser dienen auch zum Schneiden und Entgraten in der Zelle Laser werden in der Fertigungszelle auch zum Schneiden und Entgraten verwendet. Einen ersten Überblick über den integrierten Prozess gibt das Video, das die Aachener auf ihrer Website zum Projektabschluss ins Netz gestellt haben: http://hier.pro/AYnx3 Vorversuche machte das IKV durch Überspritzen eines Epoxidharzsystems (Epikote 05475 von Momentive Performance Materials) mit 30 % Glasfaserverstärktem, strukturviskösem Polyamid 6 (Durethan BKV30 H2.0 901510 von Lanxess). Anschließend wurde die erzielte Scherkraft der Verbindung gemessen, abhängig von den Laserstrahl-Geschwindigkeiten und PA6-Schmelztemperaturen (opti- Industrieanzeiger 28.18 47
