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04. September 2017

Wirtschaftliche Composite-Verfahren für den FKV-Leichtbau

Die Engel Austria GmbH wird im Rahmen der Composites Europe 2017 (Halle 4, Stand D24) ihre Fertigungszellen für den Faserverbundleichtbau präsentieren. Das Angebot reicht von HP-RTM und SMC über die Verarbeitung von thermoplastischen Halbzeugen, wie Organoblechen und Tapes, bis hin zu reaktiven, thermoplastischen Verfahren.

Die Engel v-duo 3600-Maschine in der Open Hybrid LabFactory ist u. a. für das Projekt ProVorPlus mit dem Fokus auf funktionsintegrierte Prozesstechnologien zur Vorkonfektionierung von FKV-Metall-Hybriden bestimmt. (Quelle: Open Hybrid LabFactory)

Die Engel v-duo 3600-Maschine in der Open Hybrid LabFactory ist u. a. für das Projekt ProVorPlus mit dem Fokus auf funktionsintegrierte Prozesstechnologien zur Vorkonfektionierung von FKV-Metall-Hybriden bestimmt. (Quelle: Open Hybrid LabFactory)

Reaktivverarbeitung mit Spritzguss vereint

Bereits 2012 zeigte das Unternehmen ein erstes integriertes Konzept zur In-situ-Polymerisation von ε-Caprolactam zu Polyamid direkt im formgebenden Werkzeug, in dem sich ein trockener Faserpreform befindet. Auf der K 2016 sowie auf der Automobilkonferenz trend.scaut 2017 präsentierte Engel nun eine seriennahe Fertigungszelle, die die In-Situ-Polymerisation (T-RTM) mit der anschließenden Funktionalisierung der FKV-Tragstruktur im Spritzguss vereint. Das integrierte und hochautomatisierte Anlagenkonzept basiert auf einer v-duo-Presse, die Engel für Faserverbundanwendungen sowie Mehrkomponentenprozesse mit Faserpreforms entwickelt hat. Laut Hersteller ist die v-duo eine vergleichsweise kompakte und energieeffiziente Maschine, die kosteneffiziente Fertigungslösungen ermöglicht. Ihre vertikale Schließeinheit ist statt von zwei von allen vier Seiten frei zugänglich, was die Automatisierung vereinfacht. Beispielsweise fertigt BMW im Werk Landshut auf einer v-duo 3600 mit einer Schließkraft von 36 000 kN große Strukturbauteile aus Faserkunststoffverbund im HP-RTM-Verfahren. Eine v-duo 2300 ist zudem bei Audi für die Produktion von B-Säulen im Einsatz, und auch in der Open Hybrid LabFactory in Wolfsburg steht eine v-duo 3600 für die Erforschung funktionsintegrierter Composite-Technologien zur Verfügung.

organomelt startet in die automobile Serie

Einen weiteren Schwerpunkt der Messepräsentation von Engel bildet die Verarbeitung und Funktionalisierung von thermoplastischen endlosfaserverstärkten Halbzeugen (Organo­blechen) im organomelt-Verfahren. Laut Unternehmen werden in der Automobilindustrie in Kürze die ersten größeren Serienanwendungen starten. Nach eigenen Angaben belieferte Engel hierfür zwei namhafte Tier-Supplier mit einer integrierten Anlage. Für die Automobilindustrie sei diese Technologie nicht zuletzt aufgrund ihres thermoplastischen Ansatzes interessant, der sowohl ein Recycling von Produktionsabfällen als auch End-of-Life-Bauteilen wesentlich vereinfache.

Beide jüngst ausgelieferten Anlagen machen zwei Trends deutlich. Zum einen die zusätzliche Integration der insert-Technologie. So werden bei einer der beiden Anwendungen eine große Anzahl an Metalleinlegeteilen direkt im organomelt-Prozess umspritzt. Und zum anderen die Verarbeitung von dünnwandigen Organoblechen mit Wanddicken von 0,5 – 0,6 mm, die andere Anforderungen an den Prozess stellen als dickere Materialien. Die erwärmten Halbzeuge müssen besonders schnell weiterverarbeitet werden, damit sie bis zum Umformen nicht zu stark abkühlen. Engel hat gezielt hierfür einen vertikalen IR-Ofen entwickelt, der direkt oberhalb der Schließeinheit der Spritzgießmaschine Platz findet. Mit dem Angebot sowohl vertikaler als auch horizontaler IR-Öfen in unterschiedlichen Größen deckt Engel das gesamte Anforderungsspektrum der Verarbeitung von Organoblechen ab. Beide Ofen­typen stammen aus der eigenen Entwicklung und Fertigung und lassen sich deshalb – ebenso wie die Handlingroboter von Engel – in die CC300-Steuerung der Spritzgießmaschinen und Pressen vollständig integrieren. Dies bedeutet, dass die Anwender zentral von der Steuerung der Maschine aus den kompletten Verarbeitungsprozess überwachen und regeln können und Maschine, Roboter und IR-Ofen ihre Arbeitsabläufe im Sinne einer maximalen Effizienz automatisch aufeinander abstimmen.

Neben den seit langem erhältlichen Organoblechen gewinnen thermoplastische Tapes mit einer Verstärkung aus Glas- oder Carbonfasern an Bedeutung. Üblicherweise haben Tapes eine Dicke von nur 0,14 – 0,3 mm, was für die wenigsten Anwendungen ausreicht. Es werden deshalb Layups aus bis zu 20 Tape-Lagen aufgebaut, deren Gestaltung Teil der Bauteilkonstruktion ist. Für das Tape-Legen, also den Aufbau der Layups unmittelbar vor dem Spritzgießprozess hat Engel eine eigene Legezelle nach dem Pick-and-Place-Prinzip konzipiert, die im Takt des Spritzgießprozesses arbeitet. Engel bringt die Technologie auch selbst zum Einsatz. Die Roboter der e-pic-Baureihen besitzen einen Carbonarm in Leichtbauweise, der im Roboterwerk von Engel in Dietach, Österreich, nach diesem neuen Verfahren produziert wird. Durch die Fertigungstechnologie konnte das Gewicht der Roboter-Rotationsachse um 37 % reduziert werden, was dem Roboter eine deutlich höhere Dynamik und mehr Energieeffizienz verleiht.

www.engelglobal.com

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