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Präzise Layups mit automatisiertem Tape-Legekopf

Der Tape-Legekopf ist das essentielle Bauteil einer Anlage, das nach der Zuführung von Rovings oder Tows vollautomatisch die geforderten Bahnen bis hin zur Preform legt. Bei Compositence kommen dabei alle relevanten Faser-Tows zum Einsatz, von trockenen über bebinderte Rovings, Gelegetapes oder auch vorkonfektionierte Tows (PreConfectioned Tows) bis hin zu thermoplastischen Tapes oder TowPreg. Je nachdem, welche Art von Material verarbeitet werden soll, wird der Tape-Legekopf bei der Produktion gewechselt, um den veränderten Anforderungen Rechnung zu tragen. Compositence arbeitet mit einem eigenen, patentierten Automated Fiber Placement Verfahren, das die Einzelprozesse bei der Fertigung vollautomatisch durchführt.

Vorgehensweise bei Rovings

Compositence operiert bei der Herstellung von Composite-Bauteilen mit standardisierten Tape Laying Anlagen der RoboMAG Familie. RoboMAG steht für roboterbasiertes Multiaxialgelege: Die bei dieser Anlage verwendeten Rovings bestehen entweder aus einem trockenen oder bebinderten Roving, Gelegetapes oder vorkonfektionierten Tows.

Die auf standardisierten Rohmaterialspulen befindlichen Rohmaterialien werden im Spulengatter der Anlage aufgespannt. Über die Zuführung werden die Fasern schädigungsfrei dem Tape-Legekopf bereitgestellt. Der Tape-Legekopf – auch Fiber Placement Head genannt – legt die Fasern nun in vorbestimmten Mustern ab, welche aus dem hauseigenen Layup Planner automatisch generiert werden. So entsteht, ohne den Umweg über die Halbzeugherstellung, die Preform, welche bereits die endgültige Struktur des Fertigteils einnimmt.

Vorgehensweise bei thermoplastischen Tapes

Thermoplastische Tapes tragen bereits eine Kunststoffmatrix. Da der Ablageprozess über den Legekopf bei allen Rohmaterialien grundlegend gleich verläuft, unterscheidet sich die Verarbeitung von thermoplastischen Tapes lediglich in den nachfolgenden Prozessschritten.

Dank eines modularen Aufbaus können sowohl das Spulengatter als auch Zuführung sowie Tape-Legekopf ganz nach Bedarf schnell und unkompliziert ausgetauscht werden.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren wird bei allen Fasertypen das über den Legekopf abzulegende Material lediglich am Anfang und Ende einer Ablagebahn fixiert. Durch diese sogenannte Randfixierung werden wesentlich höhere Prozessgeschwindigkeiten erreicht, da der Tape-Legekopf die Bauteilform nicht berührt. Die Ablage ermöglicht zudem eine weitaus umfangreichere Formung des Bauteils während oder nach dem Ablageprozess. Komplexe dreidimensionale Bauteile, die mit einem manuellen Verfahren schwer oder unmöglich zu fertigen sind, sind problemlos realisierbar.

Serienfertigung mit AFP

Carbon-Composites kommen vermehrt in der Luft- und Raumfahrt-Industrie, aber auch in der Automobil-, Sport- oder Maschinenbauindustrie zum Einsatz. Dank der widerstandsfähigen Kunststoffe in Verbindung mit stabilem Carbon werden vollkommen neue Möglichkeiten im Bereich Leichtbau eröffnet. Wie bei jedem automatisierten Prozess ist auch beim Tape Laying per Automated Fiber Placement die größtmögliche Gewinnspanne über die Serienfertigung zu erreichen.

Die vollautomatischen Fertigungsanlagen von Compositence sind für die Massenfertigung ausgelegt und erstellen die gewünschten Produkte schnell, präzise und günstig. Da das patentierte AFP ein äußerst verschnittarmer Fertigungsprozess ist, wird der Materialverbrauch auf das Nötigste beschränkt. Der Tape Legekopf platziert Rovings und Tapes präzise dort, wo sie für die Struktur der Preform benötigt werden. Auf diese Weise wird der Schritt der Halbzeugherstellung obsolet und der Zuschnitt zum Halbzeug sowie das herkömmliche Stacking finden nicht statt. Auch individuelle Verstärkungen werden problemlos realisiert.

Somit ist nicht nur der Materialverbrauch auf das Nötigste beschränkt, sondern auch die Flexibilität während des Produktionsprozesses wird deutlich erhöht. Darüber hinaus erstreckt sich das Kostenreduktionspotential beim Automated Fiber Placement ebenfalls auf die Lohnkosten, da die Prozesse vollautomatisiert ablaufen.