Im Fiberforge Tapelegeverfahren kombiniert Dieffenbacher unidirektionale Carbon- oder Glasfasertapes mit Thermoplast.
Bild: Dieffenbacher

Im Fiberforge Tapelegeverfahren kombiniert Dieffenbacher unidirektionale Carbon- oder Glasfasertapes mit Thermoplast. Bild: Dieffenbacher

Fiberforge Tapelegeverfahren: Carbon-Verstärkung für technische Thermoplaste

In der Tailored LFT-D Anlage ist das neue Dieffenbacher Fiberforge Tapelegeverfahren für Carbonfaser-Tapes in eine LFT-D-Anlage integriert. Durch die Verbindung von Carbonfasern mit langfaserverstärkten Thermoplasten lassen sich selbst strukturelle Bauteile kostenoptimiert herstellen.

Im Fiberforge Tapelegeprozess werden Tapes aus unidirektionalen Endlosfasern in einem frei konfigurierbaren Schichtaufbau zu endkonturnahen Formen gelegt. Mit dieser generativen Fertigungsmethode kann man beliebige Faserorientierungen lastgerecht im Bauteil platzieren, meist sogar ohne jeglichen Schnittabfall. Durch den Einsatz solcher Schichtaufbauten zur Versteifung der Struktur in Verbindung mit einem fließfähigen langfaserverstärktem Thermoplast können in einem Co-Molding Prozess beispielsweise dünnwandige Versteifungsrippen ausgeformt werden. Ebenso lassen sich auf diese Weise Einlegeteile wie Gewindehülsen, Lasteinlenkungselemente, Elektrokabel oder Antennensysteme in das Bauteil integrieren.

Preform Center: CFK wird fit für die Großserie

Sowohl die Prozesse als auch die Anlagentechnik des Preform Centers sind Eigenentwicklungen von Dieffenbacher. Die Technologie ermöglicht die Herstellung komplexer Carbonfaser-Preforms in kurzen Zykluszeiten. Entscheidender Faktor hierbei ist die Automatisierung des Drapiervorgangs: Die Zykluszeiten wurden von bis zu drei Stunden auf unter drei Minuten gesenkt und die Ausbringungsleistung wurde deutlich erhöht.

Die Preform Technologie von Dieffenbacher ermöglicht zudem eine endkonturnahe Abbildung des späteren Bauteils mit minimalem Verschnitt. Dadurch ergibt sich eine geringe Abfallrate sowie Faserorientierungen, die den Belastungsanforderungen des späteren Bauteils gerecht werden. Mit der Preform Technologie macht Dieffenbacher den Weg frei für den Einsatz kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe (CFK) in der automobilen Großserie: 120.000 Bauteile pro Jahr sind mit dem neuen Verfahren realisierbar.

Compression RTM: weniger Druck, kürzere Zykluszeiten, mehr Festigkeit

Dieffenbacher ist es gelungen, mit einer Modifikation des HP-RTM-Verfahrens bei der Bauteilfertigung aus Carbon die Taktzeiten weiter zu verkürzen und die Herstellungskosten zu senken. Beim herkömmlichen HP-RTM-Verfahren wird mit hohem Druck von bis zu 80 bar das Harz in das komplett geschlossene Werkzeug eingespritzt. Nachteil dieses Verfahrens ist, dass durch den hohen Druck Beschädigungen der Preform mit Beeinträchtigung der Bauteilqualität entstehen können.

Im neuen Compression RTM-Verfahren wird das Harz mit einem Druck von nur 5 bis 10 bar in das nicht ganz geschlossene Werkzeug gespritzt. Für die Verteilung des Harzes und die Durchdringung der Preform sorgt die Kraft der Presse, die sich nach dem Benetzungsvorgang schließt. Wesentliche Vorteile sind die kürzeren Injektionszeiten sowie die Möglichkeit, mehr Carbonfasern zu verwenden, wodurch das Bauteil eine höhere Festigkeit erhält.

Surface RTM: erstklassige Oberflächen ohne Nachbearbeitung

Eine weitere Verbesserung im Bereich Carbon bietet Dieffenbacher mit dem Surface-RTM-Verfahren: Hierbei werden direkt nach der Herstellung der Preform – im noch geschlossenen Werkzeug und während des Presszyklus – erstklassige Carbon-Oberflächen erzeugt. Diese sind ohne weitere Nachbehandlung lackierbar. Soll die Carbonoptik des Bauteils erhalten bleiben, kann ein Klarlack eingespritzt werden. Die Oberflächen-Qualität entspricht den hohen Anforderungen der Automobilindustrie.

Bislang war die Herstellung von Bauteilen aus Sichtcarbon mit hohen Kosten verbunden, weil teilweise eine manuelle Nachbearbeitung der Oberflächen erforderlich war. Mit dem Surface-RTM-Verfahren von Dieffenbacher entfällt dieser kosten- und zeitaufwändige Schritt. Dies bringt eine Ersparnis von bis zu 60 Prozent gegenüber dem konventionellen Prozess.

Nasspressverfahren: wirtschaftliche Alternative für hochbelastbare Bauteile

Das Nasspress-Verfahren wird eingesetzt zur Herstellung von Carbonfaserbauteilen mit geringer dreidimensionaler Komplexität – etwa Strukturbauteile wie Fahrzeug-Antriebstunnel oder Verstärkungen im Dachbereich, die besonders hohe Belastungen aushalten müssen. Beim Nasspressverfahren handelt es sich um einen offenen duroplastischen Prozess, in dem das Bauteil in der Presse unter Druck und Temperatur ausgehärtet wird. Verglichen mit dem etablierten HP-RTM Verfahren bietet das Nasspressverfahren eine wirtschaftlichere Alternative mit einer einfacher gehaltenen Prozesskette.

Kontakt: Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagebau, www.dieffenbacher.de
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