Beschleunigter AFP-Prozess für große Bauteile

Die Unternehmen Electroimpact, Toray und Janicki haben ein Verfahren entwickelt, das die Herstellung von Bauteilen aus thermoplastischen Composites (TP-FVK) beschleunigt. Das neue Verfahren kombiniert mehrere Technologien und eignet sich auch für großflächige Bauteile.

Die auf hohe Geschwindigkeit ausgelegte AFP-Anlage (Automated Fibre Placement) von Electroimpact wurde dazu speziell zum Verarbeiten von Fasern mit thermoplastischer Matrix durch einem Laserheizsystem mit variabler Punktgröße aufgerüstet. In einem relativ großen Temperaturbereich arbeitend kann der Prozess nun anspruchsvolle Konturen realisieren und gleichzeitig die thermoplastische Fasern (Tows) während des AFP-Lay-ups glätten. Dadurch wird das Ausschussrisiko bei der Teileherstellung reduziert. Mit der Anlage können Verarbeitungsgeschwindigkeiten bis 100 m/min erreicht werden, bei leichter und starker Klebrigkeit (Tack). Im Anwendungsfall wurde das Toray Cetex TC1225 Band verarbeitet.

„Wenn diese Fortschritte mit der erhöhten AFP-Zuverlässigkeit, einer Echtzeit-Kontrolle und den Wartungsintervallen kombiniert werden, steigert diese Art des Fibre Placements die bisherige Produktivität um das vier- bis sechsfache.“
Michael Assadi, Chief Engineer bei Electroimpact

Um die Produktionseffizienz zu maximieren, wird das Layup direkt auf einem von Janicki Industries entwickelten, beheizten Werkzeug geformt und direkt vor Ort vollständig konsolidiert. So wird eine Zykluszeit für den kompletten Prozess von unter einer Stunde erreicht. Das Werkzeug ist so konzipiert, dass es auch Teile aufnehmen kann, die für herkömmliche beheizte Pressenanwendungen zu groß sind, und erreicht deutlich schnellere Zykluszeiten als der Weg über einen Hochtemperatur-Autoklaven.

Zur weiteren Prozessoptimierung wurde das unidirektionale Band Toray Cetex TC1225 Low Melt PAEK (LMPAEK) von Toray Advanced Composites ausgewählt. Dieses weist nach Unternehmensangaben die beste Imprägnierung seiner Klasse auf. In Kombination mit einer im Vergleich zu anderen PAEK-basierten Systemen relativ niedrigen Verarbeitungstemperatur ermöglicht das Material eine höhere Legegeschwindigkeit bei vergleichbaren mechanischen Eigenschaften.

„Jede dieser Technologien stellt für sich genommen einen Fortschritt in der Verarbeitung von thermoplastischen Verbundwerkstoffen dar. Wenn sie kombiniert werden, wird ein großer Sprung bei der schnellen Herstellung von Teilen in großem Maßstab erreicht.“
Steve Cease, VP Technology & Strategic Marketing bei Toray Advanced Composites.

Bild oben: Herstellung großer thermoplastischer Verbundwerkstoffteile mit der automatisierten Hochgeschwindigkeits-Faserplatzierungsanlage. (Quelle: Electroimpact/Toray)

Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung, Composites World, Aerospace Manufacturing & Design