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Forschungsziel: Ziel des Projekts SOWEMA ist, eine geschlossene Prozesskette für die vollautomatisierte Herstellung von Faserverbundwerkstoffen zu entwickeln. Dadurch sollen kürzere Planungs- und Fertigungszeiten möglich werden, die diese Werkstoffe für Leichtbauanwendungen in verschiedenen Industriebereichen nutzbar machen. Mit modernen robotergestützten Fertigungszellen sollen auch wenig erfahrene Anwender zukünftig in der Lage sein Leichtbauteile herzustellen und anzuwenden. Gestaltungsrichtlinien sollen weitestgehend in Software integriert sein, so dass der Weg von einem CAD Bauteil zur Fertigung über Postprozessoren möglich wird.
Dr. Oliver Meyer +49 89 607-23365
oliver.meyer@eads.net
Dipl.-Ing. Rüdiger Sehorz
+49 721 608-25287
ruediger.sehorz@kit.edu
Faserverbundwerkstoffe sind durch ihre Leichtbaueigenschaften und der damit verbundenen Einsparung von Energie und Ressourcen nicht nur im Automobilbau zukunftsweisend. Ein herausragender Vorteil von Faserverbundkunststoffen ist, dass die Ausrichtung der Fasern der Belastung im Bauteil – nach dem Vorbild des Naturwerkstoffs Holz – optimal angepasst werden kann. Des Weiteren kann durch endkonturnahe Fertigungsverfahren bei der Herstellung von Faserverbundkunststoffen (FVK) Energie und Rohstoff gegenüber klassischen Prozessen, die in energieintensiven Bearbeitungsschritten weiterverarbeitet werden müssen, eingespart werden. So unterscheidet sich die Konstruktion und Herstellung von FVK grundlegend von der für Metallbauteile. Durch die Vielzahl von Grundmaterialien und Produktionsprozessen ist die Bauteilentwicklung insbesondere für wenig erfahrene Nutzer schwierig. Daher bedarf es einer innovativen Produktionstechnologie, die sich diesen Thematiken annimmt.
Mit dem Forschungsprojekt SOWEMA soll ein standardisierter Herstellungsprozess entwickelt werden, der nur geringe Vorkenntnisse des Anwenders erfordert. Dazu sollen Gestaltungsrichtlinien in einer Software hinterlegt werden, damit die Bauteilherstellung vollautomatisch ablaufen kann. So können leichte und energieeffiziente Faserverbundwerkstoffe zukünftig einem möglichst breiten Anwenderkreis zur Verfügung gestellt werden.
Entwicklungsschwerpunkt ist einerseits eine Softwarekette, die mittels einer CAD-Bauteilgeometrie (Zeichnungsdaten) und der zugehörigen Belastungsanforderung einen Bauteilentwurf (Laminatdesign) entstehen lässt. Dieser wird automatisch als Maschinensteuerprogramm für die Produktionsanlage ausgegeben. Zusätzlich soll aus den CAD-Daten der Entwurf für die Bauteilform und das Bearbeitungswerkzeug (Tooldesign) abgeleitet werden. Im so genannten „Fiber Patch Preforming (FPP)“ Prozess wird die Bauteilform automatisch mit den Fasern entsprechend der Vorgabe aus dem Bauteilentwurf belegt. Im SOWEMA-Projekt soll der FPP Prozess zur vollen 3D-Fähigkeit ausgebaut werden. Abschließend wird das Bauteil mit Harz durchtränkt und ausgehärtet.
Mit der neuen Technologie wird es erstmals auch für wenig erfahrene Nutzer möglich sein, neue Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen zu fertigen und weiterzuentwickeln. Die Entwicklungszeit für neue Produkte wird sich durch den hohen Automatisierungsgrad auf wenige Tage verkürzen. Dadurch kann die Faserverbundtechnologie im Maschinen- und Anlagenbau, z.B. auch in der Luftfahrt und der Medizintechnik, wesentlich flexibler und materialgerechter eingesetzt werden.
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