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Produktionstechnologie von Compositence

Als Werkstoff werden hauptsächlich die in Industrie, Luft- und Raumfahrt aber auch im Automobil- und Sportbereich zukunftsträchtigen Carbonfasern genutzt. Durch die  für den Leichtbau entwickelte Produktionstechnologie des Fiber Placement wird die Fertigungsdauer hier deutlich verkürzt sowie besonders verschnittarm produziert, was den gesamten Prozess optimiert.

Herkömmliche Fertigungsschritte

Der momentan für die Produktion von aus Composites bestehenden Hochleistungsbauteilen genutzte Herstellungsprozess teilt sich in mehrere Schritte auf. Aus den vorliegenden Rovings werden im ersten Schritt Halbzeuge erstellt. Dieser Vorgang ist dementsprechend als eigener Produktionsschritt zu sehen.

Als nächster Schritt erfolgt das Heraustrennen der für das Zielbauteil benötigten Zuschnitte aus dem Halbzeug. Verschnittraten von 50 % sind hier Standard, was diese Art der Fertigung äußerst materialaufwändig macht. In der nächsten Produktionsstufe werden die Zuschnitte üblicherweise miteinander kombiniert (Stacking). Dabei werden die Halbzeuge zur Preform ausgelegt und fixiert. Dieser Vorgang ist als besonders fehleranfällig und aufwändig zu betrachten, da ein Verrutschen der einzelnen Lagen möglich ist.

Teure Werkzeuge, zahlreiche Maschinen mit viel Platzbedarf und menschliche (Hand-)Arbeit bilden hier die Produktionstechnologie. Beim Automated Fiber Placement (AFP) laufen diese Schritte hingegen automatisiert, optimiert und verkürzt ab.

Automated Fiber Placement

Durch die Verwendung neuartiger Produktionstechnologie wird der Herstellungsprozess stark verkürzt. Über das von Compositence patentierte Automated Fiber Placement werden die Rovings bzw. Tows – trockene  Rovings, bebinderte Rovings, vorkonfektionierte Tows, thermoplastische Tapes, TowPreg – direkt zur Preform gelegt. Eine vorherige Halbzeugherstellung entfällt dadurch.

Beim Preforming wird das teure Rohmaterial ausschließlich an den für das Bauteil relevanten Stellen und in der für die Lastfälle benötigten Faserorientierung aufgetragen. Durch das patentierte Prinzip der Randfixierung berührt der Tape-Legekopf die Bauteilform nicht, was einem schnellen und vor allem auch flexiblen Produktionsablauf zugute kommt.

Da Halbzeugherstellung und Stacking wegfallen, werden besonders fehleranfällige Produktionsschritte ausgespart. Darüber hinaus findet kein Zuschnitt des Halbzeugs zur Preform statt, was auch hier zu einer enormen Material- und Zeitersparnis dank moderner Produktionstechnologie führt.

Vorteile der automatisierten Faserablage als Produktionstechnik

Die Vorteile dieser Produktionstechnologie sind nicht von der Hand zu weisen. Sie lassen sich in drei wichtige Punkte zusammenfassen:

  • Sinkende Herstellkosten insbesondere durch sinkende Materialeinsatzquote (MEQ)
  • Reproduzierbare Qualität
  • Neue Möglichkeiten in der Formgebung

Niedrige Produktionskosten entstehen vor allem durch die enorme Zeitersparnis, welche aus der Verkürzung der Fertigungsprozesse resultiert. Darüber hinaus erfolgt das Preforming nahezu verschnittfrei, was insbesondere bei der Serienfertigung in hoher Stückzahl deutlich weniger Materialaufwand bedeutet und die Herstellkosten um bis zu 80 % reduziert.

Das Automated Fiber Placement ist hochautomatisiert. Eine eventuelle Voreinstellung der Technik sowie die Überwachung der Prozesse laufen online. Die Personalkosten sinken daher auf ein Minimum.

Möglichkeiten und Varianten in der automatisierten Composite-Produktion

Dank der fortschrittlichen Produktionstechnologie ist die Fertigung von Hochleistungsbauteilen mit weitaus geringerem Gewicht als üblich möglich. Eine Optimierung der Faserarchitektur, die bereits durch das Erstellen einer virtuellen Prozesskette erfolgt, führt dazu, dass nur die für das Produkt notwendige Menge an Rohmaterial genutzt wird.

AFP erlaubt es weiterhin, die Composite-Fasern direkt dreidimensional zu platzieren. Dies ermöglicht die Herstellung von Strukturen, die mit herkömmlicher Produktionstechnologie erst nach dem händischen Erstellen eines Layups erreicht werden könnten.

Die patentierte Produktionstechnologie von Compositence bietet Ihnen höchste Qualität bei gleichzeitig niedrigen Herstellungskosten, die insbesondere bei einem entsprechend hohen Fertigungsvolumen ins Gewicht fallen. Aufgrund der flexiblen Technik sind allerdings auch kleinere Stückzahlen einfach realisierbar.