Innovative Vorbehandlung komplex geformter CFK-Bauteileoberflächen (KOCOV)

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK-Werkstoffe) kombinieren außergewöhnliche mechanische und Leichtbau-Eigenschaften sowie Korrosionsbeständigkeit bei sehr niedrigem Gewicht. Damit sie zu einer zukunftsfähigen Alternative zu Metallen werden können, sind neue Bearbeitungs- und Fügetechnologien wie das Kleben erforderlich. Eine langzeitstabile Klebung von CFK-Bauteilen kann nur durch eine qualitätsgesicherte Vorbehandlung der Klebeflächen gewährleistet werden. Die Schwierigkeit insbesondere bei komplex geformten CFK-Oberflächen besteht in der Sicherung der Reproduzierbarkeit der Oberflächeneigenschaften. Diese kann nicht mit traditionellen Vorbehandlungstechniken, wohl aber mit dem präzise arbeitenden Vakuum-Saugstrahlverfahren, bei dem das Strahlmittel nicht durch Druckluft sondern durch eine Saugströmung auf die zu bearbeitende Oberfläche beschleunigt wird, erreicht werden.

Ergebnus der Gemeinschaftsforschung von drei KMU und einem Fraunhofer-Institut im Vorhaben KOCOV ist die Entwicklung und beispielhafte Anwendung eines neuartigen Saugstrahlkopfes, der automatisch und berührungslos geführt wird und erstmals eine online-Steuerung des Strahlprozesses in Abhängigkeit vom gewünschten Strahlergebnis ermöglicht. Damit wird nicht nur eine gleichmäßige Oberflächenqualität behandelter Oberflächen gesichert, sondern auch eine höhere Bearbeitungsleistung gegenüber den traditionellen (vorwiegend manuellen) Bearbeitungstechniken erreicht.

Für die Teilaufgaben
– verfahrensbedingt notwendige Abdichtung des Strahlbereichs gegen die Umgebung für komplexe dreidimensionale Bauteiloberflächen,
– Regelungsmechanismen der Strahlparameter in Abhängigkeit von der Bauteilkontur,
– permanente (zerstörungsfreie) Erfassung der Qualität der gestrahlten Oberfläche am Strahlkopf während des Strahlprozesses
wurden erfolgreich Lösungen entwickelt.

Die im Labor- und Technikumsmaßstab erzielten Forschungsergebnisse wurden in eine Prototypanlage für reale CFK-(Groß)Bauteile, z.B. Rumpf- und Flügelsegmente von Flugzeugen, überführt. Entsprechend ihrer Marktzugangsmöglichkeiten können die Parojektprtner gemeinsam Anlagen und Komponenten am Markt platzieren, dank derer die Wettbewerbsfähigkeit von CFK-Produkten deutlich verbessert werden kann. Anwendungsmöglichkeiten eröffnen sich auch für die Branchen Windenergieanlagenbau, Schienenfahrzeugbau, Schiffbau u.a.m.

• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• GP Innovationsgesellschaft mbH
• Haindl Kunststoffverarbeitung GmbH
• OptoSurf GmbH