Aus der Branche

Zurücksetzen
2 Ergebnisse
23.09.2019

Tape-Einleger bieten große Potentiale für Spritzgießbauteile

Nach Abschluss einer umfangreichen Markt- und Technologieanalyse unter der Führung des Aachener Zentrums für integrativen Leichtbau (AZL) und des Instituts für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen (IKV) bestätigt das Konsortialprojekt das große Potential von Tape-Einlegern im Spritzgießprozess. Für geeignete Bauteile lassen sich Produktkosten sowie Bauteileigenschaften positiv beeinflussen.

Nach Abschluss einer umfangreichen Markt- und Technologieanalyse unter der Führung des Aachener Zentrums für integrativen Leichtbau (AZL) und des Instituts für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen (IKV) bestätigt das Konsortialprojekt das große Potential von Tape-Einlegern im Spritzgießprozess. Für geeignete Bauteile lassen sich Produktkosten sowie Bauteileigenschaften positiv beeinflussen.

In Kooperation mit 20 Industriepartnern haben die beiden Aachener Forschungsinstitute AZL und IKV über einen Zeitraum von insgesamt acht Monaten eine detaillierte Analyse zum Thema Tape-Einleger in Spritzgussbauteilen durchgeführt. Bei den wenige zehntel Millimeter dicken Tapes handelt sich um Endlosfasern, typischerweise aus Glas oder Carbon, die vollständig imprägniert in eine thermoplastische Matrix eingebettet sind. Einsatz finden die präzise entsprechend der Belastungen in einem Bauteil ausrichtbaren Tapes bisher vornehmlich in High-Performance Anwendungen mit dem Ziel der Gewichtsreduzierung. Ziel der jetzt durchgeführten Analyse war die Identifikation potenzieller Anwendungen und die Abschätzung einer breiteren Einsatzmöglichkeit.

Das Projekt gliederte sich in mehrere Phasen: Phase I diente zunächst der Bestandsaufnahme. In 20 Interviews mit für die Spritzgießbranche repräsentativen Verarbeitern erfassten die Forscher, warum Tape-Einleger bisher nur selten bei der Definition der zu analysierenden Werkstoffkonzepte Berücksichtigung finden. Als wesentliche Herausforderung wurde das Fehlen von Informationen über die Materialklasse, über das Vorgehen und die Tools für den Entwicklungsprozess sowie über die notwendigen Produktionstechnologien genannt. Hier wird das Konsortium ansetzen und während des „Technology Information Day“ umfassend über den umfangreich aufbereiteten Stand der Technik sowie den hohen Reifegrad der Zulieferkette informieren. Aufbauend auf dem Status Quo entwickelten sie eine Methodik, mit der technologische und wirtschaftliche Potentiale von Tape-Einlegern in Spritzgussanwendungen analysiert werden können.

Sowohl die bisherigen Ergebnisse als auch die geplanten Folgeprojekte sind Gegenstand des „Technology Information Day“ auf der K 2019, zu dem die an der Studie beteiligten Firmen, das AZL und das IKV vom Rohstoffhersteller über den Spritzgießer bis zum OEM alle Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette einladen. (Termin: 18.10.2019, 10:00 bis 13:30 Uhr, Messe Düsseldorf CCD Süd, Raum 002).

Zu dem „Technology Information Day“ im Rahmen der K 2019 lädt das Konsortium, bestehend aus Asahi Kasei Europe GmbH, BASF SE, Borealis AG, BÜFA Thermoplastic Composites GmbH & Co. KG, ENGEL AUSTRIA GmbH, Huesker Synthetic GmbH, LG Hausys R&D Center, Mitsui Chemicals, Nippon Electric Glass, Polyscope Polymers BV, POLYTEC GROUP, Simcon kunststofftechnische Software GmbH, SABIC und Toray International Europe GmbH ein. Ziel ist es, über die Technologie zu informieren und Themen der zukünftigen Zusammenarbeit zu identifizieren.

Weitere Informationen:
Tape-Technologie tapes Tape-Placement
Quelle:

AZL Aachen GmbH

PrePro2D Maschinensystem "PrePro 2D" für das Tapelegen zu maßgeschneiderten Organoblechen und Laminaten mit In-situ-Konsolidierung. (c) Fraunhofer IPT.
PrePro2D
16.02.2018

Kommerzialisierung von Fraunhofer´s Tape-Placement- und Tape-Wickelsystemen

Die beiden AZL-Partner Conbility GmbH und Fraunhofer IPT, Aachen haben eine langfristige Zusammenarbeit ins Leben gerufen, um die Fraunhofer Tapelege- und Tape-Wickelsysteme weiterzuentwickeln und zu kommerzialisieren, die über Laser- oder IR-Wärmequellen in-situ-Konsolidierung ermöglichen.

Die beiden AZL-Partner Conbility GmbH und Fraunhofer IPT, Aachen haben eine langfristige Zusammenarbeit ins Leben gerufen, um die Fraunhofer Tapelege- und Tape-Wickelsysteme weiterzuentwickeln und zu kommerzialisieren, die über Laser- oder IR-Wärmequellen in-situ-Konsolidierung ermöglichen.

Mit dieser Kooperation stellt das Unternehmen Conbility GmbH 25 Jahre Erfahrung in der Sondermaschinenentwicklung von Tape-Placement-Systemen des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT kommerziell zur Verfügung. Conbility bietet zwei verschiedene Tape-Verarbeitungssysteme an, die in verschiedenen Konfigurationen erhältlich sind.

Das Maschinensystem "PrePro 2D" ermöglicht das automatisierte, maßgeschneiderte Tapelegen von UD-Laminaten, die für das anschließende Thermoformen oder als Versteifungsstrukturen im Spritzgießprozess eingesetzt werden können. Die Maschine besteht aus einem Dreh- und Verschiebetisch, der relativ zur Applikator-Station bewegt wird. Der Tisch ist entsprechend den Anforderungen der Kunden skalierbar. Standard-Tischdurchmesser sind 1200 mm oder 2000 mm. Die Applikator-Station kann mit einem Einfach- oder Mehrfachspulen-Applikator ausgestattet werden. Aufgrund der großen Prozessfläche wird für den In-Situ-Konsolidierungsprozess ein 9 kW IR-Strahler eingesetzt.  

Drei in einem: Drei Technologien in einem modularen System vereint
Darüber hinaus steht der preisgekrönte "PrePro 3D"-Bandplatzierungs- und Wickelapplikator (Abb. 2) als modulares Produkt mit dezentraler Steuerung (inkl. Regelung der Energiezufuhr in die Prozesszone) für die "Plug-in"-Implementierung in bestehende Robotersysteme oder Maschinensysteme über Standardschnittstellen zur Kommunikation mit der übergeordneten Steuerung zur Verfügung. Conbility liefert sowohl den Einzelapplikator als auch schlüsselfertige Systeme inklusive Roboter und Handlingsysteme.

Alleinstellungsmerkmal des PrePro 3D-Systems ist sein multifunktionales Einsatzspektrum: Es ermöglicht die laserunterstützte Platzierung von thermoplastischen Tapes, die IR-unterstützte Platzierung von duroplastischen Prepregs und die Trockenfaserplatzierung: Drei Technologien in einem einzigen modularen System.  

Während der JEC World in Paris (6. - 8. März 2018) präsentiert die Conbility GmbH ihren neuen "VCSEL Tape Placement and Winding Applicator" (Abb. 3), der in Zusammenarbeit mit Fraunhofer IPT und Philips Photonics entwickelt wurde, auf der AZL Composites in Action Area (Halle 5A, C55).

VCSEL-Lasersysteme als Wärmequelle für geringere Investitions- und Prozesskosten
Dieser Applikator verwendet ein integriertes VCSEL-Lasersystem als Wärmequelle, das von Philips Photonics entwickelt wurde. Dieser Tape-Placement- und Wickelapplikator kann auch als modulares "Plug-in"-System in industrielle Knickarm- und Linearportalroboter in variablen Fertigungszellen integriert werden. Der Einsatz des neuen VCSEL-Lasers als Wärmequelle (VCSEL: Vertical-Cavity Surface Emitting Laser) führt zu deutlich geringeren Investitions- und Prozesskosten im Vergleich zu anderen Lasersystemen. Darüber hinaus können mit dem VCSEL-Lasersystem erstmals steuerbare In-Prozess-Anpassungen der Laserspot-Geometrie sowie der Intensitätsverteilung innerhalb der Spotgröße während des Prozesses (In-Prozess-Kontrolle von Laserspot-Geometrien und -Intensitäten) durchgeführt werden. Das neue System mit 2 kW Laserleistung und 10 separaten, separat steuerbaren Emissionszonen wird auf der JEC World in Paris 2018 als neues Produkt der Conbility GmbH gezeigt.