technik & wissen mal:
technik & wissen mal: 8000 mm/s und 310 °C). Das IKV führte die Untersuchungen auf einer Spritzgießmaschine von Sumitomo (SHI) Demag mit 800 kN Schließkraft durch. Optische Systeme überwachen und regeln das Verfahren. Sie erforderten die Expertise weiterer Projektteilnehmer, zum Beispiel der Firma Steinbichler Optotechnik, die seit 2015 als Zeiss Optotechnik GmbH zu Carl Zeiss Industrielle Messtechnik gehört. Von Steinbichler stammt das Scangerät, das die Inline-Bauteilprüfung übernimmt. Auch BMW war im Opto-Light-Projekt involviert: Das Demo-Bauteil stammt aus einem i3-Fahrzeug. Der OEM war daran interessiert, die Bauteile auf ihre Steifigkeits - potenziale hin zu untersuchen und das neue Fertigungskonzept gegebenfalls bei künftigen Fahrzeugen anzuwenden. Laut des AZL dürfte für Autobauer besonders von Vorteil sein, dass sich durch selektiv ange spritzte, thermo- plastische Verstärkungsrippen der Gehalt an teuren Carbonfasern oder die Wandstärken reduzieren lassen. Alternativ könnte das Bauteil steifer gestaltet werden, ohne die Wanddicken oder den CF-Gehalt erhöhen zu müssen. Die Verstärkungsrippen bieten darüber hinaus zusätzliche Funktionalität an. Sie können Schraubdorne mit metallischen Einlegeteilen in sich integrieren, die vor dem Überspritzen Laser-strukturiert wurden. Das AZL spricht von einem Kosten - senkungspotenzial von 24 % für den Auto - mobilhersteller BMW. Im Vergleich zum aktuellen Nasspresspressverfahren mit So sieht das Demonstratorbauteil von Opto-Light aus, das bereits auf der Composites Europe 2017 gezeigt wurde. Bild: D. Vink Der Laser bereitet die Duroplast-Oberfläche im Werkzeug für das Anspritzen der thermo - plas tischen Rippen vor. Bild: AZL (Video) Laser auch bei Organoblechen Auf der Messe Composites Europe 2017 zeigten das Fraunhofer IWS, Dresden, und die Universität Chemnitz eine Durchlade aus „Organoblechen“ – Platten aus Glasfaser - gewebe-verstärktem PP, die sich formen lassen. Auch hier legt der Laser selektiv Glasfasern frei, um die Haftung von angespritztem Thermoplastmaterial zu erhöhen. Bei einem Referenzteil erhöhte ein kontinuier - licher Laser die Haftfestigkeit von 0,73 Mpa auf 2,81 MPa, ein Pulslaser sogar auf 3,95 MPa. anschließendem „Onsert-Kleben“ von Funktionselementen wird der Prozess vor allem beschleunigt. Die Zykluszeit beträgt nur noch 3 Minuten: 70 s dauert das Teilaushärten des Epoxidharzes und 85 s das Spritzgießen. Zur Zeit- und Kosteneinsparung trägt auch bei, dass auf CF-Gewebe verzichtet wird und stattdessen Epoxidharzvorimprägniertes CF-„PrePreg“ zum Einsatz kommt, das verschnittfrei ist. Es wird durch direktes Tapelegen erzeugt. Das AZL sieht für die Opto-Light-Technologie außer im Automobilbau auch Potenziale in Luftfahrt, Maschinen- und Anlagenbau, Energie und Umwelt. Die in Aachen installierte OptoLight-Fertigungszelle wurde im Juli 2017 geliefert und besteht aus einer „SpinForm“-Spritzgießmaschine CXW 200/380/180 von Krauss Maffei Technologies mit 2000 kN Schließkraft. Um mit ihr auch Verbundwerkstoffe (Composites) herstellen zu können, hat der Hersteller sie modifiziert. Sie enthält eine HPCM-Einheit zum horizontalen Duro- plast-Pressen (HPCM = High Pressure Pre Preg Compression Moulding) und eine konventionelle Thermoplast-Spritzgießeinheit. Beide Einheiten arbeiten mit demselben Wendeplatten-Werkzeug. Die Herausforderung: Ein Werkzeug für zwei unterschiedliche Prozesse Hierin lag eine besondere Herausforderung für das AZL: Formen für Duroplaste und Thermoplaste in ein und demselben Werkzeug unterzubringen. Im September 2017 erhielt das AZL den Innovationspreis des Verbands AVK – der Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe in der Kategorie Forschung & Wissenschaft (erster Platz) für Opto-Light. Noch einmal zum entscheidenden Prozessschritt: Die Laser-Bearbeitung der Duroplast-Fügestelle übernimmt ein 3D-Scankopf, den die Arges GmbH unter dem Namen „Chameleon“ eigens für das Aachener Leichtbauzentrum entwickelt hat. Geführt wird der Scankopf durch einen 48 Industrieanzeiger 28.18
Kuka-Industrieroboter KR90 mit 90 kg Traglast und 3,1 m Reichweite. Er nutzt einen Kurzpulslaser, montiert auf einer 3D-Strahlablenkeinheit, und wird unterstützt durch einen ASC3- Controller und eine „on-axis“-Sensorik. Der Chameleon-Scankopf nutzt zwei unterschiedliche Laserstrahlquellen und Ein Teilstrahlungspyrometer misst die Temperaturen der Duroplast-Polymere, während die Opto-Light-Teile produziert werden. Bild: Sensortherm lässt sie simultan arbeiten. Bearbeitungsschritte und Prozessüberwachung werden entweder unmittelbar hintereinander oder parallel ausgeführt. Beim Bearbeiten des Duro plasten erfolgt zuerst der Polymer- Abtrag und dann das Strukturieren der freigelegten CF-Faser, um die Haftfestigkeit mit dem noch anzuspritzenden Thermoplasten zu erhöhen. Der Polymer-Abtrag ist nicht ohne Herausforderung und muss überwacht werden. Die Abtragungstiefe erfasst und kontrolliert das CHRodile 2 IDM (In- Process Depth Meter) von Precitec mithilfe einer chromatischkonfokalen Abstands - messung mit Kurz zeit- Kohärenz-Interferome trie. Die late rale Auf - lösung beträgt 1 μm, die Mess frequenz reicht bis zu 70 kHz. Die AZL-Wissenschaftler haben entschieden, die Duroplastkomponente nicht vollständig in der Form aushärten zu lassen. Eine gewisse Rest-Reaktivität bleibt erhalten als Beitrag für eine hohe Haftfestigkeit, wenn in der anderen Formseite der Wendeplatte der Thermoplast hinterspritzt wird. Die Duroplast-Komponente kann danach vollends aushärten. Sensoren überwachen die Aushärtung Für diesen Prozessablauf war es wichtig, den Aushärtegrad des duroplastischen Polymers in beiden Wendeplatten-Seiten durch berührungslose Temperaturmessung zu bestimmen. Hierzu dient eine Thermographie durch ein High-Speed-Teilstrahlungs - pyrometer des Typs Metis H318 von Sensortherm. Das H318 ist mit einem InGaAs-Detektor ausgerüstet und erzielt Industrie Das Kompetenz- Netzwerk der Industrie 18 Medienmarken für alle wichtigen Branchen der Industrie Information, Inspiration und Vernetzung für Fach- und Führungskräfte in der Industrie Praxiswissen über alle Kanäle: Fachzeitschriften, Websites, Events, Newsletter, Whitepaper, Webinare Die passenden Medien für Sie und Ihre Branche: konradin.de/industrie Industrieanzeiger 28.18 media.industrie.de 49
