Verkettung der Prozessschritte für Oberflächengestaltung und Lagefixierung durch Integration von Folien in den Herstellungsprozess von Faserverbundbauteilen (InFo)

Problemstellung
Vor dem Hintergrund nachhaltiger und effizienter Mobilität rückt die Fertigung und Handhabung moderner Faserverbundkunststoffe (FVK) und deren Ressourcenaufwendung in den Fokus der Forschung. Die wirtschaftliche Produktion großer Stückzahlen sowie eine in Haptik und Optik überzeugende, qualitativ höchstwertige Oberfläche stellt die Produktion vor noch ungelöste Herausforderungen. Dadurch ist das Breitenpotential moderner FVK bisher begrenzt und die Ablösung etablierter metallischer Werkstoffkombinationen verlangsamt.

Projektziele
Im Fokus des Verbundprojekts INFO stand daher die Entwicklung eines großserienfähigen, flexiblen und ressourceneffizienten Herstellungsverfahrens für FVK-Sichtbauteile. Bestechende Idee und verfolgter Lösungsansatz des Konsortiums war der Einsatz thermoplastischer Folien für die Lösung von zwei bisher existierenden Problemstellungen in der Fertigung: Die robuste Handhabung leicht verformbarer, vorgefertigte Rohmaterialformen (Halbzeuge) und die prozessintegrierte, wirtschaftliche Oberflächenveredelung von FVK-Bauteilen, die qualitativ höchsten Ansprüchen genügt. Technisches Ziel war es, mit einer Verkürzung der Prozesskette den bisher nachfolgenden Oberflächenveredelungsprozess auf ein Minimum an Aufwand zu reduzieren. Strategisches Ziel war die Erarbeitung einer durchgängig automatisierbaren, flexiblen und serientauglichen Prozesskette, um damit auf den kontinuierlich wachsenden Markt bei FVK-Bauteilen wettbewerbsfähig zu bleiben.

Vorgehensweise
Innovative Folien schweißen dabei die trockenen Fasern des Verbundwerkstoffs schützend ein. Das dabei entstandene „Folienkissen“ wird mit einem aushärtbaren Kunststoff gefüllt. Die Folie wird dabei dauerhaft angebunden und verbleibt auf der Außenseite. Sie erfüllt dort Schutzfunktionen und führt zu einer höheren technischen Gebrauchsfertigkeit, ohne die Prozesskette zu verlängern. Prozessschritte wie das Vorbereiten der Form, die energieintensive Lackierung und das Nachbereiten der Form können genauso eingespart werden, wie die damit verbundenen Materialien. Hierfür wurden Fragen im Bereich der Folie bezüglich Funktion, Optik und Beständigkeit mit dem Lagenaufbau der Fasern, dem Werkzeugbau und den Prozessparametern abgestimmt.

Ergebnisse und Anwendungspotential
Entwicklungsergebnis ist ein zweistufiges Verfahren zur durchgängig automatisierbaren und ökonomischen Produktion oberflächenveredelter, faserverstärkter Duroplastbauteile sein. Das Verfahren wurde durch ein automobiles Bauteil des Exterieurs (Dachmodul) und zugehöriger Demoanlage validiert. Faserverbundbauteile aus einer durchgehend automatisierbaren Produktion, die in großen Stückzahlen unter effizienter Ressourcennutzung herstellbar sind, bieten das Potential, eine breite Wirkung im Markt zu entfalten und dem Mittelstand eine Technologieführerschaft im Bereich Leichtbaukunststoffe zu sichern. Die Präsentation des Demonstratorbauteils auf Messen sowie Publikationen in Fachzeitschriften bilden neben der Vorstellung der Ergebnisse in Industrieausschüssen die Basis zu einer branchenübergreifenden Markteinführung.

• Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau
• KraussMaffei Technologies GmbH
• Roding Mobility GmbH
• Technische Universität München
• Voith Composites SE & Co. KG