Eine wirtschaftliche Großserienfertigung von faserverstärkten Kunststoffen ist mit den bei Kleinserien bewährten Vorgehensweisen und Produktionstechnologien nicht möglich. Ein Paradigmenwechsel von (reiner) Produktivität zu Effektivität, d.h. von der Fokussierung auf den Massendurchsatz bei der Halbzeugherstellung hin zur Anzahl der pro Zeit gefertigten Bauteile, hat das notwendige Potential für eine Großserienfertigung von FVK-Bauteilen. Das Ziel im Rahmen dieser Dissertation ist die Entwicklung von textilen Halbzeugen (Tailored NCF) mit gestreckten Fadenscharen sowie einer lokal angepassten Ausrichtung der Fasern (Verstärkungen) und Umformbarkeit (Drapierbarkeit) sowie der entsprechenden Produktionstechnologie. Der Stand der Technik wird bezüglich geeigneter Produktionstechnologien analysiert und bewertet. Kettenwirkautomaten mit multiaxialem Schusseintrag werden als die am besten geeignete Technologie identifiziert. Die Aufgabenstellung an die ausgewählte Technologie wird angepasst und präzisiert. Es werden acht (Einzel)-Technologien entwickelt, von denen sechs umgesetzt und in den am ITA vorhanden Kettenwirkautomaten integriert werden: Zuführmodule adaptive Stehfadenbarre elektromechanische Legebarrensteuerung computergeregelter Fadeneinlauf Queschneider Zuschnittmodul Abtafelungsmodul Mit diesen Technologien können erstmalig Tailored NCF hergestellt werden. Die Tailored NCF weisen die folgenden Merkmale auf: lokal angepasste Ausrichtung der Fasern (Verstärkung und Faserorientierung) hohe Zug und Druckfestigkeit Kombination unterschiedlicher Materialien und Materialgüten lokal angepasste Umformbarkeit Die Technologien sowie die Tailored NCF werden in Experimenten untersucht sowie erprobt. Es wird gezeigt, dass die Drapierbarkeit lokal eingestellt werden kann und zugleich die mechanischen Eigenschaften nur gering beeinflusst werden. Die Großserientauglichkeit wird bauteilunabhängig sowie für ausgewählte Demonstratorbauteile, eine Platte mit Dickensprung und ein Cabrio-Dachsegment, analysiert. Die maximale angestrebte Taktzeit von 10 Minuten wird für alle untersuchten Preformgeometrien unterboten. In den optimierten Produktionsszenarien werden Taktzeiten von unter 3 Minuten erreicht. Die ermittelten Herstellkosten liegen jeweils unter den Zielkosten. Die Großserienfähigkeit der Prozesse sowie der Nutzen für Maschinen- und Halbzeughersteller sowie Endanweder werden nachgewiesen. Es werden Handlungsempfehlungen gegeben, um die Tailored NCF und die Produktionstechnologie zur Serien- bzw. Marktreife zu bringen. Die entwickelte Technologie kann durch ein Umrüsten bzw. Nachrüsten bestehender Kettenwirkautomaten mit multiaxialem Schusseintrag kurz- bis mittelfristig in der Industrie umgesetzt bzw. angewendet werden. Die Technologie bietet darüber hinaus das Potential endkonturnahe Gelege herzustellen.

Hersteller:
Shaker Verlag GmbH
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Am Langen Graben 15a
DE 52353 Düren