Prozesskette zur Ressourceneffizienten Composite-Herstellung für die E-Mobilität (PRESCHE)

Zu Beginn des Projektes basierte die Produktion hochbelastbarer Faserverbundkunststoff-Strukturen (FVK) im Fahrzeugbau, wie z.B. die Herstellung von Motorhauben aus FVK, auf einer Vielzahl von langwierigen, kostenintensiven, manuellen oder teilautomatisierten Einzelprozessschritten. Damit in Deutschland nicht der Anschluss an die Verwendung neuer Leichtbauwerkstoffe im ressourcenschonenden Individualverkehr verpasst wird, bedarf es einer deutlichen Steigerung des Automatisierungsgrades und einer Kostensenkung im Herstellungsprozess. Ohne diese sind weder die benötigten Stückzahlen für konkurrenzfähige Groß- und Mittelserien, noch die geforderten Bauteilkosten erzielbar, um am Ende ein für den Endkunden erschwingliches Produkt am Markt platzieren zu können.

Im Fokus des Forschungsprojekts PRESCHE stand deshalb die Entwicklung eines ressourceneffizienten Fertigungsprozesses für die wirtschaftliche Herstellung von FVK-Bauteilen. Dazu mussten innovative, im Labormaßstab erfolgreich erprobte Technologien für die industrielle Nutzung weiterentwickelt werden: Dies beinhaltete die automatisierte und verschnittarme Herstellung des Vorformlings (Preform), die automatisierte Harzaufbringung für eine schnelle Infiltration in Dickenrichtung und einer energieeffiziente Aushärtung. Hohe Ressourceneffizienz und kurze Taktzeiten waren dafür prägende Zielstellungen. Einer der umgesetzten Lösungsansätze war die Entwicklung einer automatisierten Drapiereinheit, die hocheffizient die mittels der verschnittarmen AFP-Technologie lokal verstärkten Preforms auf Endgeometrie umformt. Auch der Einsatz des RST (Resin Spray Transfer)-Verfahrens und der Quickstep-Aushärtetechnologie konnte wesentlich zur Erreichung der wirtschaftlichen Zielstellungen des Projekts beitragen.

Innerhalb von PRESCHE konnten die für die einzelnen Teilprozessschritte notwendigen Anlagen aufgebaut und optimiert werden. Anhand von unterschiedlich komplexen Schikanegeometrien konnte die Machbarkeit der einzelnen Teilprozessschritte nachgewiesen sowie der technologische Reifegrad erhöht werden. Aufbauend auf den generierten Ergebnissen wurde ein Industrialisierungskonzept für ein Realbauteil erarbeitet, welches folgende wirtschaftliche Effekte aufzeigt:
– Verkürzung der Prozesszeiten um 50%
– Reduktion der Verschnittraten um bis zu 30%
– im Vergleich zum technischen Stand bei Projektbeginn um 30% reduzierte Herstellungskosten.

Die Technologien stehen nach Projektende als industrienahe Fertigungsanlagen künftigen Industriepartnern und Kunden zur Verfügung. Sie bilden die notwendige Basis für eine künftige Bereitstellung automatisierter und kosteneffizienter Serienproduktionen für Leichtbaustrukturen. In dem Forschungsprojekt konnte somit ein wesentlicher Baustein für die zukünftige Einführung leichter, emissionsarmer Fahrzeuge gelegt werden. Darüber hinaus ist eine erfolgreiche Anwendung auch in anderen Industriezweigen in Deutschland zu erwarten

• AUDI AG
• CORIOLIS COMPOSITES GmbH
• EDAG Production Solutions GmbH & Co. KG
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• Quickstep GmbH
• Universität Stuttgart