MAI Fo – Entwicklung einer Prozesskette zur Herstellung von teilfolierten Faserverbundbauteilen
Dreidimensionale Faserverbundbauteile mit intelligenter Oberfläche – wirtschaftlich umsetzbar?
Projektpartner
Airbus Helicopters Deutschland GmbH, BMW AG, BASF SE
Laufzeit
01.05.2013 – 30.04.2016
Fördergeber
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Motivation
Um Faserverbundwerkstoffstrukturen (FVW) wirtschaftlich in die Fertigungsprozesse von Automobil- und Luftfahrtanwendungen einbringen zu können, sind niedrigere Material- und Herstellungskosten erforderlich. Werden die neuen Werkstoffe jedoch mit Zusatzfunktionen versehen, kann neben der strukturellen Leistungsfähigkeit ein weiterer Mehrwert geschaffen werden, der die Attraktivität von FVW-Bauteilen deutlich steigert. Das Forschungsprojekt MAI Fo widmete sich im Rahmen des Spitzenclusters MAI Carbon explizit den Synergien, die sich durch die Kombination von Folien und Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffen ergeben. Der Kernpunkt war die Entwicklung einer Prozesskette zur Herstellung von dreidimensionalen Faserverbundbauteilen mit einer Folie als Oberfläche oder einer Teilbedeckung der Oberfläche mit Folie.
Vorgehen
Es wurde ein Prozess entwickelt, bei dem die trockenen, sogenannten Faservorformlinge in Folie verpackt und versiegelt werden. Die Folie wird anschließend an den Vorformling gepresst. Es wurde ein geeignetes Konzept zur Imprägnierung des verpackten Vorformlings mit Harz erforscht. Weiterhin wurde eine Methode zur lokalen Einbringung von Folien in den Fertigungsprozess entwickelt. Der besondere Reiz von Folien an Bauteiloberflächen liegt in der Möglichkeit, sowohl im Prozess als auch in der Faserverbundstruktur Funktionen zu integrieren. Über die direkte Anbindung der Folie beim Aushärten der Matrix kann die sonst übliche nachträgliche Oberflächenbehandlung deutlich verringert werden. Die Integration der Folie in den Prozess führt zu einer Reduktion der Prozessschritte bzw. zur Reduktion von Hilfsstoffen und -mitteln. Beispielsweise kann die Handhabung von trockenen Faservorformlingen und die Realisierung eines Vakuumaufbaus in einem Schritt durch eine Mehrfachfunktionalität einer Folie erreicht werden. Die Folie dient hierbei als Träger, zur Abdichtung und zur Oberflächenfunktionalisierung (zum Beispiel für den Lackierprozess des Bauteils). So ist im Idealfall keine Nachbearbeitung der Oberfläche mehr erforderlich. Für das Bauteil können zudem anforderungsspezifische Eigenschaften, wie zum Beispiel Kratzfestigkeit, Flammschutz und UV-Schutz, über die Folie eingestellt werden. Gesamtziel ist letztlich eine Kostenreduktion bei der Bauteilherstellung, um damit die Wettbewerbsfähigkeit führender deutscher Unternehmen weiter auszubauen.
Publikationsliste
Bruckbauer, P.; Beier, U.; Drechsler, K.: Polyetherimid-Epoxidharz Interphasen zur Anbindung von Funktionsschichten auf Faserverbundwerkstoffen. Journal of Plastics Technology 14, 2018
Bruckbauer, P.; Weiland, F.; Beier, U.; Drechsler, K.: Characterization of thermoplastic/thermoset combinations - potential application for joining. SAMPE Europe Conference 15 Amiens, 2015
Danksagung
Der Lehrstuhl bedankt sich für die Förderung des Projektes „Entwicklung einer Prozesskette zur Herstellung von teilfolierten Faserverbundbauteilen – MAI Fo“, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über den Spitzencluster MAI Carbon gewährt wurde (Förderkennzeichen: 03MAI08D).
Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Kalle Kind; Dr.-Ing. Swen Zaremba
Abschlussbericht
Externer Link (pdf)