Projektpartnerschaft für serientauglichen Faserverbund-Leichtbau

Unterstützt wird das Projekt zudem von der KraussMaffei Technologies GmbH, der Kuka Roboter GmbH, sowie für Berechnungen und Material- und Bauteiltests vom Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden.

Um die erforderlichen Rahmenbedingungen für grundlegende Untersuchungen, Testreihen und für Bauteilentwicklungen zur Verfügung zu stellen, wurde eine speziell konzipierte, flexible Fertigungszelle errichtet. Zur Kernausstattung gehören neben einer Spritzgießmaschine mit größeren Aufspannplatten (1 920 x 1 980 mm) und einer Schließkraft von 4 200 kN, eine Infrarot-Heizstation (Heizfeld 1 500 x 1 250 mm) sowie ein Sechsachsroboter mit einem Traggewicht bis 90 kg. Abhängig vom jeweiligen Entwicklungsprojekt lässt sich die Fertigungszelle beliebig modifizieren und erweitern, bspw. durch bauteilspezifische Greifersysteme. Zur Ausstattung gehört ferner eine umfangreiche Sensorik für die Erfassung aller relevanten Prozessparameter.

Verkürzt dargestellt sieht der Fertigungsablauf so aus, dass zunächst definiert vorgeheizte und deswegen weiche, instabile Gelege oder Gewebezuschnitte (Organobleche) exakt und reproduzierbar im Werkzeug zu positionieren und zu fixieren sind. In Verbindung mit dem Schließvorgang beginnt das Umformen, wobei es darauf ankommt, dass sich das heiße Organoblech seinerseits definiert und beschädigungsfrei verformt. Am Ende des Umformvorgangs ist das Werkzeug geschlossen und es beginnt ein regulärer Spritzgießprozess, um etwa Funktions- oder Verstärkungselemente anzuspritzen. Problematisch ist bislang allerdings die fehlende Großserientauglichkeit des Fertigungsprozesses. Bei der Verfahrenskombination von Umformen und Spritzgießen müssen die einzelnen Prozessschritte – in erster Linie Aufheizen, Handling, Umformen, Spritzgießen – exakt aufeinander abgestimmt sein. Eine Schlüsselrolle nehmen dabei das Werkzeug sowie das Handlingsystem ein.

Im Rahmen von Entwicklungspartnerschaften sollen nun branchenunabhängig Anwendungsmöglichkeiten unter Berücksichtigung einer materialgerechten Bauteilauslegung untersucht werden. Im Zuge dessen geht es u. a. darum, eine optimale Schnittstellenabstimmung zu entwickeln, mit der eine entsprechend umfassende Prozesskontrolle und Prozessdokumentation einhergeht. Letzteres ist besonders im Hinblick auf die Serienproduktion von Strukturbauteilen für den Fahrzeugbau von Bedeutung.