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Forschungsziel: Ziel des Forschungsprojekts TPult war die Weiterentwicklung der konventionellen Herstellungstechnologie für geflochtene dreidimensionale thermoplastische Faserverbundprofile. So sollten in einem Arbeitsgang mehrfach umflochtene, Leichtbau-Faserverbundprofile aus thermoplastischen Hybridmaterialien hergestellt und an variable mechanische Anforderungen angepasst werden. Mit der im Projekt entwickelten, exakt steuerbaren Infrarotheiztechnik wird eine energieeffiziente Vorheizung der Faserstränge und damit die erforderliche sichere Faserfixierung zur Belastungsstabilisierung für Hochleistungsbauteile erreicht. Eine weitere Verbesserung der Faserfixierung wird durch eine neu entwickelte, hocheffektive Ultraschalltechnologie ermöglicht. Um diesen neu entwickelten Fertigungsprozess in eine automatische Serienproduktion einbinden zu können, wurde eine Prozess- und Produktionssimulation entwickelt.
Dipl.-Ing. Rüdiger Sehorz
+49 721 608-25287
ruediger.sehorz@kit.edu
Ziel des Vorhabens war die Entwicklung der kosten- und energieeffizienten Thermoplast-Flecht-Pultrusion als integrative Produktionstechnik zur Herstellung von Faserverbundprofilen in Großserie in der Automobiltechnik. Durch den kombinierten Einsatz der Thermoplastmatrix und der Flechttechnik wurden neue Funktionalitäten pultrudierter Profilen ermöglicht, indem diese thermisch nachverformt und z.B. auch als hochbelastete Strukturbauteile eingesetzt werden können. Durch die synergetische Nutzung der hohen Schlagzähigkeit der Thermoplastmatrix mit der sehr guten Impact-Energieaufnahme der geflochtenen Fasern können positive Crasheigenschaften der pultrudierten Bauteile realisiert werden.
Zur Verarbeitung der thermoplastischen Hybridrovings wurden die Anlagenkomponenten angepasst und z.B. neue Techniken zur IR-Heizstrahltechnik und Reibungsreduzierung entwickelt. Ferner wurde mittels Einsatz von vier Versuchsflechtmaschinen das Potential des UD-Flechtens dieser Technologie untersucht. Die Prozesssimulation des Flechtens und der Umformung (Pultrusionswerkzeug / Nachverformung) ermöglicht eine Prozessoptimierung zur belastungsgerechten Bauteilauslegung. Die durch die Prozesssimulation, Urzellentechnik und CT-Aufnahmen entwickelten Simulationsmodelle wurden für die Berechnungen der Bauteilprofile eingesetzt und mit real getesteten Material- und Bauteildaten verglichen. Mit der umfassenden Datenerfassung und Datenverarbeitung, insbesondere mittels der optimierten CT-Aufnahme- und Auswertungstechnik, soll die Flecht-Pultrusionstechnik und die damit hergestellten Profile den hohen Qualitätsanforderungen in der Automobiltechnik entsprechen und gesicherte Bauteilqualitäten ermöglichen.
Vorgehensweise:
– Projektdetailplanung und Festlegung detaillierter Zielkriterien.
– Entwicklung eines energieeffizienten Gesamtanlagenkonzepts, bestehend aus: Steuerungstechnik, Flechttechnik, Pultrusionstechnik, Infrarotheiztechnik, Abzugstechnik, Nachverformungstechnik.
– Entwicklung der Faserverbund-Mikrostrukturcharakterisierung und Modellableitung auf Basis hochaufgelöster CT-Daten.
– Integrative Simulation der Flechtpultrusion, belastungsgerechte Profil- und Bauteilauslegung, Validierung
– Aufbau der Flechtpultrusions-Versuchsanlage zur Herstellung von Profilen mit thermoplastischer Matrix.
Anwendungsgebiete:
– Automobilbau (besonders die Elektromobilität fordert verstärkt Leichtbau)
– Transportwesen
– Bauindustrie
– Maschinen- und Anlagenbau
– Sportbereich
In der folgenden Liste sehen Sie Ihre ausgewählten Projekt-Favoriten.
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