Automatisiertes Tapelegen für unidirektionale Halbzeuge aus Faserverbundkunststoffen

Seit mehr als 30 Jahren arbeitet das Fraunhofer IPT bereits an der Entwicklung multifunktionaler Tapelegesysteme. Mit den beiden Tapelegeköpfen »PrePro 2D« und »PrePro 3D« lassen sich sowohl thermoplastische Tapes und duroplastische Prepregs verarbeiten als auch gespreizte und bebinderte Dry-Fiber-Rovings.

Die Verarbeitung dieser Halbzeuge mit nur einem einzigen System reduziert den maschinellen Aufwand und verbessert die Flexibilität in der Produktion von Leichtbaukomponenten. Durch den modularen Aufbau lassen sich die Systeme je nach Anforderung schnell und flexibel an verschiedene Halbzeuge anpassen und individuell für die jeweiligen Anwendungen umrüsten.

Rückblende: Entwicklungen des Tapelegekopfs für Faserverbundkunststoffe von 1987 bis heute

2017

Ein spezieller, steuerbarer VCSEL-Laser wird zusätzlich zum Diodenlasersystem eingesetzt. Der neue Kopf ist für die lokale Verstärkung optimiert.

2015

Das Stand-Alone-System »PrePro 2D« stellt individuelle thermoplastische Verbundwerkstoff-Platinen her, ohne dass eine Nachkonsolidierung erforderlich ist.

2014

Der Multi-Material-Kopf ist ein kompaktes System zur Verarbeitung thermoplastischer Bänder, Duroplast-Prepregs und Trockenfaser-Rovings.

(Ausgezeichnet mit dem JEC Composites Innovation Award)

2013

Dieser spezielle Wickelkopf mit Ferninfrarot-CO2-Laserstrahlung verarbeitet transparente Bänder und eignet sich zur lokalen Verstärkung verschiedener Materialien.

(Ausgezeichnet mit dem JEC Composites Innovation Award)

2010

Der Multi-Tow-Kopf verarbeitet gleichzeitig bis zu sechs thermoplastische Bänder mit In-situ-Konsolidierung.

2008

Ein Diodenlaser mit Zoom-Homogenisator-Optik ermöglicht eine homogene Energieverteilung und eine kontrollierte Strahlform. Dies ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur kommerziellen Verfügbarkeit des lasergestützten Tapelegens mit In-situ-Konsolidierung.

(Ausgezeichnet mit dem JEC Composites Innovation Award)

 

2005

Für das kontinuierliche Wickeln von Bändern zur On-Ship-Produktion thermoplastischer Verbundrohre setzt dieses System auf Infrarot-Strahler als Wärmequelle.

1999

Beim automatisierten Faserlegen (automated fiber placement, engl. AFP) dient ein Diodenlaser zur effizienten Erwärmung des Materials. Der vergleichsweise kleine und kostengünstige Laser eröffnet neue Möglichkeiten für die Konstruktion und die Laserintegration.

1997

Entwicklung eines lasergestützten Tapelegekopfs für die automatisierte Verarbeitung von thermoplastischen unidirektionalen Tapes (UD-Tapes) mit einem Laserscannersystem und einer Infrarotkamera.

1994

Entwicklung eines lasergestützten Tape-Placement-Kopfs (automated fiber placement, engl. AFP) unter Verwendung einer Laseroptik zur Strahlformung: Spotgröße und Fokus lassen sich flexibel anpassen.

1992

Entwicklung des ersten Bearbeitungskopfs für das automatisierte Ablegen thermoplatischer Faserbänder mit einem integrierten Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (YAG) und einer Digitalkamera. Der Laserstrahl ersetzt die  bisher übliche Heißgasdüse und dient zur Erwärmung der Fasern.

 

 

1987

Start des Sonderforschungsbereichs »Fertigungstechnik für Bauteile aus nichtmetallischen Faserverbundwerkstoffen« (DFG, SFB 332, 1987-2000).