CFK-Bauteile automatisiert nachbearbeiten

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart hat eine Bearbeitungsmaschine entwickelt, die kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) nicht nur fräst, sondern auch die Nachbearbeitung übernimmt. CFK-Werkstücke lassen sich damit um bis zu 50 % wirtschaftlicher bearbeiten.

Bild oben: Mit der am IPA entwickelten Maschine lassen sich CFK-Werkstücke deutlich wirtschaftlicher bearbeiten, da manuelle Arbeit entfällt. (Quelle: Fraunhofer IPA/Rainer Bez)

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) sind ähnlich stabil wie Stahl, aber rund achtmal leichter. Sogar Aluminium ist dreimal schwerer als CFK. Allerdings sind die Herstellungs- und Bearbeitungskosten von CFK-Bauteilen noch immer hoch, denn hier ist noch viel Handarbeit gefragt. Werker nehmen frisch gefräste Bauteile aus der Maschine, beseitigen überstehende Fasern und reinigen sie für die nachfolgende Versiegelung der Kanten. Dies ist weder prozesssicher noch – aufgrund der entstehenden Stäube – besonders gesund.

Für derartige Tätigkeiten hat nun das IPA mit seinen Industriepartnern eine neue Bearbeitungsmaschine entwickelt. Wird ihr ein endkonturnah hergestelltes CFK-Bauteil zugeführt, fräst sie es zunächst in die gewünschte Form. Danach entfernt eine Abrasivbürste alle überstehenden Fasern. Düsen blasen die feinen CFK-Stäube in eine Absauganlage, die den Staub herausfiltert.

Per Streifenlichtprojektion überprüft darauf ein Sensor das CFK-Werkstück auf Abweichungen. Bewegen sich diese innerhalb der Toleranz, versiegelt die Bearbeitungsmaschine die Kanten mit einem Flüssiglack, der dann mit ultraviolettem Licht bestrahlt und gehärtet wird – das Bauteil ist fertig.

„Wir haben ein modulares, voll-integriertes Maschinenkonzept entwickelt.“
(Philipp Esch,  Abteilung Leichtbautechnologien am Fraunhofer IPA)

Die einzelnen Prozessschritte können in beliebiger Reihenfolge ablaufen, lassen sich mit anderen kombinieren und auf andere Bauteilgeometrien anpassen. Noch nicht einmal beim Werkstoff ist die Anlage festgelegt – sie kann ebenso Holz, Aluminium oder Metallkomponenten fräsen, nachbearbeiten und lackieren.

Die Forscher und ihre Projektpartner passen die Bearbeitungsmaschine gerne an die Bedürfnisse interessierter Anwender an.
Ansprechpartner hierfür sind: Philipp Esch und Andreas Frommknecht

Quelle und weitere Infos: Fraunhofer IPA,