Towpregs automatisiert zu Luftfahrt-Leichtbaustäben verarbeiten

Das IFW (Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen) in Stade konzentriert sich im Projekt TowPregRod auf automatisierte Legetechnologien im Bereich der Faserverbundtechnologien. Hierbei optimieren die Forschenden das Herstellen von Luftfahrt-Leichtbaustäben. Ziel ist die Verarbeitung von Towpregs in einem kontinuierlichen Prozess zur Herstellung der CFK-Sandwichstäbe.

Durch das Kombinieren unidirektionaler Kohlenstofffaserverstärkungen entlang der Stablängsachse und diagonal angeordneter Winkellagen kann der Anwendungsbereich der CFK-Sandwichstäbe erweitert werden. Unidirektionale CFK-Lagen verbessern vor allem die Zug- und Druckeigenschaften entlang der Stabachse, während Winkellagen eine Erhöhung der Torsionssteifigkeit bewirken. Stäbe mit Winkellagen können auch höheren Innendrücken standhalten und eignen sich daher für Anwendungen mit Medienführung unter hohem Druck.

Für das automatisierte Tapelegen in der Luft- und Raumfahrt werden vorimprägnierte Kohlenstofffasertapes, sogenannte Prepregs, verwendet. Eine kostengünstigere Alternative dazu sind vorimprägnierte Faserbündel, auch Towpregs genannt, die jedoch eine höhere Dimensionsvarianz aufweisen.

Im Projekt zeichnet das Unternehmen Schütze für die Prozesse zur Ablage der Towpregs in Stabrichtung verantwortlich. Anschließend werden die Stäbe mithilfe einer speziell entwickelten multi-orbitalen Legeeinheit, die aus zwei rotierenden Orbitalträgern besteht, mit Winkellagen versehen. Die Anzahl der Ablegeeinheiten hängt vom Stabdurchmesser und dem gewünschten Faserwinkel ab. Die Anlage ist modular aufgebaut und kann entsprechend der Stabkonfiguration angepasst werden. Geplant ist die Endlosfertigung von torsionssteifen Stäben mit Durchmessern von 15 bis 80 mm und Winkellagen im Bereich von 30 bis 85°. Nach der Ablage werden die Stäbe in einem Online-Prozess unter Druck und Temperatur ausgehärtet.

Das im Projekt gewonnene Wissen zur Verarbeitung von Towpregs kann in die Entwicklung kostengünstiger und robuster Legesysteme für vorimprägnierte Rovings einfließen. Dadurch wird das Anwendungsspektrum der Towpregs auf weitere Kleinserienproduktionen ausgedehnt, die bisher von Nasslaminierverfahren dominiert wurden.

Bild oben: Anlage zum multi-orbitalen Legen von TowPregs mit variablem Faserwinkel (Quelle: ifw)


Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung

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