Tapelegen und Prepreg-Verarbeitung
für Bauteile aus Faserverbundkunststoffen

Der Fahrzeug- und Maschinenbau profitiert von den mechanischen Eigenschaften faserverstärkter Kunststoffe (FVK): von dem geringen Gewicht sowie von der hohen Festigkeit und Steifigkeit. So steigt die Nachfrage nach leichten und gleichzeitig stabilen Komponenten.

Belastungsoptimierte Bauteile aus FVK für mehr Stabilität und Leichtigkeit

Der Einsatz unidirektionaler thermoplastischer Tapes bietet das Potenzial, die Herstellung von Faserverbund-Bauteilen vollständig zu automatisieren. Am Fraunhofer IPT haben wir uns darauf spezialisiert, die Faserrichtung von Faserverbundkunststoffen mit Blick auf die spätere Belastung des Bauteils zu fertigen, um so mehr Stabilität bei geringerem Gewicht zu erreichen: mit den von uns entwickelten Tapelegeköpfen verarbeiten wir stoffschlüssig unidirektionale, vorimprägnierte Halbzeuge in Lastrichtung. So entstehen verschnittoptimierte Organobleche, die im nächsten Schritt zu FVK-Prototypen umgeformt werden. Um FVK-Bauteile für die Großserienproduktion zu qualifizieren, fertigen wir Prototypen an und optimieren die Verarbeitungsprozesse für Faserverbund-Halbzeuge.  

Thermoplast-Tapelegen in der Fertigung

Durch eine In-Situ-Konsolidierung beim automatisierten Tapelegen können Unternehmen von ökonomischen und ökologischen Vorteilen profitieren: Die Laminatschichten verbinden sich vollständig miteinander, ohne nachträgliche Aushärte- oder Autoklav-Prozesse. Darüber hinaus ist der Konsolidierungsgrad des Faserverbundmaterials durch eine präzise regelbare Wärmezufuhr individuell einstellbar. Auch wird der Ablegeprozess an die spätere Bauteilform angepasst, so dass kaum Verschnitt entsteht und ressourcensparend gefertigt werden kann. Die Eigenschaften der unidirektionalen Thermoplast-Tapes, die Schlagzähigkeit und chemische Beständigkeit des Materials, werden dabei in den gefertigten Bauteilen ideal kombiniert.

Duroplast-Prepreg- und Towpreg-Verarbeitung

Gilt es, die Formbeständigkeit des Bauteils bei hohen Temperaturen zu halten, oder soll für die Herstellung an bereits validierten Materialien und Prozessen festgehalten werden, verarbeiten wir duroplastische Faserverbundkunststoffe. Wir applizieren kostengünstige Towpregs belastungsoptimiert und materialeffizient, so dass besonders stabile Bauteile mit möglichst wenig Verschnitt gefertigt werden. Da der duroplastische Kunststoff mit geringen Prozesstemperaturen konsolidiert werden kann, können wir für die Verarbeitung auch kostengünstige Wärmequellen einsetzen.

Unsere Leistungen im Überblick

• Prozessentwicklung und -optimierung zur Verarbeitung thermoplastischer Tapes und duroplastischer Prepregs sowie bebinderter Dry-Fiber-Rovings
• Fertigung von Prüfkörpern und anwendungsnahen Demonstratorbauteilen
• Lokales Verstärken bestehender Strukturen zu belastungsoptimierten Bauteilen und Preforms
• Qualifizierung und Vergleich von Bauteil- und Laminatqualitäten
• Entwicklung individueller und flexibler Anlagensysteme (Auslegung, Konstruktion, Aufbau, Qualifizierung und Inbetriebnahme individueller Tapelege- und Wickelsysteme)