Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »FibreChain«
Leichtbaukomponenten sind überall dort sehr gefragt, wo hohe Leistungsfähigkeit und Effizienz der eingesetzten Werkstoffe gefordert sind – etwa in der Industrie oder im Bereich nachhaltiger Mobilität, denn sie helfen Energie und Ressourcen einzusparen sowie CO2-Emissionen zu reduzieren. Hochspezialisierte Produktionssysteme können heute mehrschichtige, dreidimensionale Leichtbaukomponenten aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) lediglich für Nischenanwendungen herstellen. Schlüsselfertige Produktionssysteme, die eine integrierte Prozesskette abbilden und branchenübergreifend für eine Serienproduktion genutzt werden können, sind bisher jedoch nicht erhältlich.
Im Projekt »Integrative Prozesskette für die automatisierte und flexible Produktion von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen (FibreChain)« entstand deshalb das weltweit erste automatisierte und dennoch flexible, schlüsselfertige Produktionssystem zur Serienfertigung hochleistungsfähiger und recyclebarer Leichtbaukomponenten aus endlosfaserverstärkten Thermoplasten. Die Anlage kann beispielsweise für die folgenden Branchen eingesetzt werden:
- Automobil-, Flugzeug-, und Schiffsbau, Schienenverkehrstechnik
- Maschinenbau und Anlagenbau, Bauindustrie, Behälterbau, Energietechnik
- Konsumgüter für Sport und Freizeit
Unsere Lösung
Ziel war es, die Produktivität der Herstellung dreidimensionaler, mehrschichtiger Leichtbauteile aus endlosfaserverstärkten Thermoplasten zu verbessern – durch geringere Kosten, eine höhere Ressourcen- und Energieeffizienz sowie mehr Flexibilität. In einem interdisziplinären Konsortium brachten 18 Partner aus sieben europäischen Ländern ihre Fähigkeiten in den Bereichen Material, Maschinenbau, Produktion, Laser-, Mess- und Regelungstechnik sowie Simulation in das Projekt ein:
- Flexible und automatisierte Produktion
- Entwicklung und Qualifikation prozessangepasster Prepregmaterialien
- Verwendung von UD-Prepregs, um die Nachteile von Geweben, Geflechten und Imprägnierprozessen zu vermeiden
- Endkonturnahe Produktion mit minimalem Verschnitt
- Qualitätssicherung durch Messtechnik für die automatisierte Produktion
- Implementierung einer energieeffizienten Produktion (out-of-autoclave)
- Entwicklung von Lasersystemen und -prozessen für das laserunterstützte Tapelegen, Laserschneiden und Laserschweißen mit einer Strahlquelle
- Einrichtung einer umfassenden Material- und Prozessdatenbank und Implementierung einer Simulationsumgebung entlang der gesamten Prozesskette
- In-situ-Integration von Freistellen und Einsätzen während des Thermoformens bei minimaler Faserschädigung
Projektkoordination
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Projektpartner
- AFPT B.V.
- Bf1 systems
- Crompton Technology Group Limited
- Czech Technical University of Prague, Research Center of Manufacturing Technology RCMT
- Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
- Missler Software SAS
- MX. Composys
- Nikon Metrology NV
- Precitec KG
- Soficar
- Strojirna TYC
- Suprem SA
- TenCate
- TPR Fiberdur
- Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH
- TWI ltd.
- University of Twente, Department of Engineering Technology
FibreChain has received funding from the European Community’s Seventh Framework Programme FP7-NMP-2010-Large-4 under grant agreement n° 263385.