Aus der Branche

Zur diesjährigen JEC World 2024 vom 5. bis 7. März wird sich die KARL MAYER GROUP mit KARL MAYER Technische Textilien und seinem Geschäftsbereich STOLL präsentieren.

Ein Schwerpunkt der Ausstellung sind Gelege und Tapes aus biobasierten Garnmaterialien für die Verstärkung von Composite.

„Während unser Geschäft mit Multiaxial- und Spreiztechnologie für die Verarbeitung konventioneller Technischer Fasern wie Carbon oder Glas kontinuierlich gut läuft, sehen wir ein steigendes Interesse in der Verarbeitung von Naturfasern zu Composites. Daher haben wir zur kommenden JEC World ein neues Produkt im Messegepäck: einen Alpinski, bei dem u.a. Hanffasergelege eingesetzt wurden“, verrät Hagen Lotzmann, Verkaufsleiter von KARL MAYER Technische Textilien.

Das Wintersportgerät ist das Ergebnis eines geförderten Projektes. Die Hanftapes hierfür wurden von der FUSE GmbH geliefert, auf der Multiaxialwirkmaschine COP MAX 5 im Technikum von KARL MAYER Technische Textilien wurden sie zu Gelegen verarbeitet.

Schwerpunkt des Geschäftsbereichs STOLL sind thermoplastische Werkstoffe. Gezeigt werden mehrere formgestrickte Musterteile mit textiler Außenseite und ausgehärteter Innenseite. Die Doubleface-Waren können aus verschiedenen Garnarten hergestellt werden und müssen beispielsweise für den Einsatz als Seitentürpanel oder Gehäuseschalen nicht hinterspritzt werden. Zudem wird durch die Ready-to-use-Machart Abfall und Garnmaterial gespart.

KT®, a kinesiology tape brand, launched KT Tape PRO Oxygen – the first kinesiology tape to feature CELLIANT® Infrared Technology from Hologenix. KT Tape PRO Oxygen is designed to increase cellular oxygenation and promote muscle support during physical activity.

The CELLIANT fine mineral powder is a natural blend of IR-generating bioceramic minerals. Printed on the tape’s surface, it converts body heat into full-spectrum infrared energy. This delivers improved cellular oxygenation where tape is applied, bringing more oxygen to the cells and increasing local circulation. Thus, KT Tape PRO Oxygen premium kinesiology tape is super-charged to support muscles and joints through physical activity.

KT Tape PRO Oxygen was designed to allow athletes pushing their physical limits to optimize athletic performance while staying healthy. KT Tape PRO Oxygen’s elasticity allows for a full range of motion that rigid tapes do not and helps to lift the skin for a temporary increase in local blood flow. PRO Oxygen incorporates high strength water-resistant adhesive and ultrabreathable PRO synthetic fibers making it one of the most durable kinesiology tape products on the market.

Kurz vor Weihnachten übergab Wirtschaftsminister Wolfgang Tiefensee an das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. in Rudolstadt einen Förderbescheid über gut eine Million Euro. Das Geld stammt aus REACT-EU-Mitteln und dient dem Ausbau der forschungsbezogenen Infrastruktur. Das TITK kann mit dieser Förderung eine neue Extruderlinie zur Aufbereitung von Kunststoffen und Rezyklatmaterialien sowie eine Faseranlage für thermoplastische, unidirektional verstärkte Tapes realisieren.

Die geförderten Projekte ordnen sich in das Spezialisierungsfeld „Nachhaltige Energie und Ressourcenverwendung“ der RIS32 Thüringen ein. „Die wirtschaftsnahen Forschungseinrichtungen sind das Scharnier zwischen Forschung und marktfähiger Anwendung“, sagte Wirtschaftsminister Wolfgang Tiefensee. „Beide Vorhaben erlauben es dem TITK, künftig weitere Forschungs- und Entwicklungsvorhaben einzuwerben und in diesem Rahmen neue, verbesserte Produkte und Verfahren für die Wirtschaft zu entwickeln.“

Im Bereich Kunststoff-Forschung kann das TITK nun eine „Mehrwellen-Extruderlinie zur Aufbereitung von Kunststoffen und Rezyklatmaterialien im Technikumsmaßstab“ installieren. Als Prozesstechnik für Multimaterialsysteme wird sie besonders dazu genutzt werden, maßgeschneiderte und hochwertige Kunststoffmischungen auf Basis von Rezyklaten und aus natürlichen und nachwachsenden Ressourcen zu erforschen und zu entwickeln.

Mit der neuen Extruderlinie soll beispielsweise die Forschung an biobasierten und bioabbaubaren Klebstoffen und Schäumen auf ein neues Level gehoben werden. „Es genügt nicht, wenn neue, nachhaltige Lösungen im Labor funktionieren. Als wirtschaftsnahe Forschungseinrichtung müssen wir Unternehmen die Sicherheit bieten, dass sich innovative Produkte und Verfahren aus unserem Haus auch verlässlich in industrietaugliche Prozesse implementieren lassen“, erläutert TITK-Direktor Benjamin Redlingshöfer und geht davon aus, dass das Know-how in diesem Bereich zu einer Stärkung der Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit der Kunststoffbranche, insbesondere in Thüringen, beitragen wird.

Die zweite Investition – eine „Faserbereitstellungs- und Spreizanlage für thermoplastische unidirektional verstärkte Tapes (FAST UD)“ – ergänzt die Technik des Bereichs Textil- und Werkstoff-Forschung hervorragend. Gleichzeitig komplettiert sie die gesamte Forschungswertschöpfungskette zum Thema Leichtbau, die das TITK und das Thüringer Innovationszentrum Mobilität (ThIMo) sowie das Fachgebiet Kunststofftechnik der TU Ilmenau (KTI) gemeinsam etabliert haben.

Als UD-Tapes bezeichnet man Bänder, die mit gleich ausgerichteten (unidirektionalen) Endlosfasern – z.B. Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern – verstärkt sind und in eine Kunststoffmatrix eingebettet werden. Damit ergibt sich bereits bei geringer Dicke und wenig Gewicht eine hohe Stabilität an genau definierten Stellen des späteren Bauteils. Somit eignen sich UD-Tapes sehr gut für anspruchsvolle Anwendungen in Bezug auf Steifigkeit und Festigkeit. Gleichzeitig lassen sich diese thermoplastischen Verbundwerkstoffe besser recyceln als vergleichbare duroplastische Lösungen.

Am TITK sollen unter anderem UD-Tapes für faserverstärkte Druckbehälter und Rohre entwickelt werden, die in der Wasserstoffwirtschaft zum Einsatz kommen. Ein weiterer Fokus liegt traditionell auf innovativen Leichtbaulösungen für Automobilzulieferer, aber auch die Luft- und Raumfahrtbranche. Redlingshöfer: „Damit treiben wir die Ressourceneffizienz und senken material- und prozessbezogene CO₂-Emissionen über den gesamten Produktlebenszyklus.“

Beide Vorhaben sollen bis Ende September 2023 verwirklicht sein.

Die ITA-Gruppe, bestehend aus dem Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA) zusammen mit seinem Forschungs-und Entwicklungsdienstleister ITA Technologietransfer (ITA GmbH) und weiteren Tochtergesellschaften, stellt sich strategisch neu auf. Ab 25. Januar 2022 wird ein neues Partnerschaftsmodell angeboten. um den aktuellen Anforderungen und Bedürfnissen der Industrie besser zu entsprechen.

Das ITA ist ein führendes Forschungsinstitut mit 400 Mitarbeitern in den Bereichen faserbasierte Hochleistungswerkstoffe, textile Halbzeuge und deren Herstellungsverfahren. Die ITA GmbH ist der industrielle Partner für Forschung und Entwicklung, Technologie- und Wissenstransfer sowie für umfassende Lösungen entlang der gesamten textilen Wertschöpfungskette.

Prof. Dr. Thomas Gries, Direktor des ITA, erläutert das neue Partnerschaftsmodell: "Die Auswirkungen der Covid-19-Krise haben einmal mehr gezeigt, wie wichtig langfristige und vertrauensvolle Geschäftsbeziehungen sind. Daher etablieren wir unser neues Partnerschaftsmodell, bei dem wir noch enger mit unseren derzeitigen und künftigen Industriepartnern zusammenarbeiten und ihnen neueste Technologien und Innovationen aus den Bereichen Forschung und Entwicklung zur Verfügung stellen werden. Wir werden Networking- und Arbeitsgruppentreffen initiieren, Zugang zu den großen Maschinenparks und Labors des ITA anbieten, Partnerprojekte und gemeinsam organisierte öffentlich geförderte Projekte durchführen sowie Schulungen für die Mitarbeiter der Partner und Personalmöglichkeiten anbieten."

Dr. Christoph Greb, wissenschaftlicher Direktor des ITA: „Wir freuen uns sehr, dieses neue Partnerschaftsmodell zu initiieren, bei dem Wissenschaft, Forschung und Industrie in vorwettbewerblichen Projekten Schulter an Schulter arbeiten. In unseren zukünftigen Projekten entlang der gesamten Wertschöpfungskette von der Faser bis zum fertigen Bauteil werden wir so eine Lücke schließen und neue innovative Wege für verschiedene
Industriebereiche gestalten."

Während einer dreitägigen Informationsreihe im Hybridformat stellte das ITA im September 2021 den Industriepartnern erfolgreich erste Projekte vor, darunter "Recycling von Composite-basierten Batteriegehäusen", "Recycling von Composite-basierten Druckbehältern", "Naturfaserverbundwerkstoffe", "Textile Strukturen mit dem Fokus auf biaxiale Kettengewirke", "Fabrik der Zukunft", "Tapes  und Hybridgarne".

Kontaktmöglichkeiten zum ITA bieten sich auf der JEC DACH in Frankfurt (23. und 24. November 2021).

Mit seiner kürzlich in Betrieb genommenen Hochtemperatur-Unidirektional-Tape-Linie eröffnet der japanische Composites-Hersteller MaruHachi neue Möglichkeiten für High-End-Anwendungen in anspruchsvollen Marktsegmenten wie Luft- und Raumfahrt oder im Automobilbau und erweitert damit das Spektrum herkömmlicher, auf PP- und PA- basierender Materialien.

In einer ersten Phase wird MaruHachi bis zu 40 Tonnen/Jahr produzieren und konzentriert sich speziell auf hochtemperaturbeständige thermoplastische unidirektionale (UD) Tapes sowie mehrschichtige Plattenlaminate. Das Material basiert auf Hochleistungsfasern wie Kohlenstoff, Aramid, Glas oder Naturfasern und einer Matrix, die aus Hochleistungspolymeren wie PPS, PEEK oder anderen Hochtemperaturpolymeren bestehen kann.  Diese sind wesentlich schlagzäher als Epoxidharze und einfach zu recyceln. Mit einer Breite von 500 mm, einem spezifischen Gewicht von 60 bis 350 g/m2, je nach gewähltem Material, kann die Anlage bis zu Temperaturen von 420 Grad Celsius arbeiten. Das Herstellen unter diesen extrem hohen Temperaturen führt zu besseren Materialeigenschaften in der Endanwendung wie gesteigerte Leistungsfähigkeit, erhöhte Widerstandsfähigkeit und integrierte Hochleistungsfunktionalitäten wie sie z.B. durch das sogenannte Umspritzen erreicht werden.

Seit 2017 ist die MaruHachi Group auf dem europäischen Markt in Kooperation mit Dr. Michael Effing, Geschäftsführer der AMAC GmbH in Aachen, aktiv, der das Unternehmen strategisch berät und unterstützt. Die etablierte, familiengeführte MaruHachi Group hat eine starke Historie in den Bereichen Automobil- und Medizintextilien und ist seit mehr als 15 Jahren im Bereich innovative Verbundwerkstoffe aktiv.

Toshi Sugahara, Geschäftsführer von MaruHachi: "Wir arbeiten bereits seit vielen Jahren mit in- und ausländischen Partnern an nachfragestarken Anwendungen zusammen. Daher hat sich MaruHachi nun dazu entschlossen, in Phase 1 über 1 Mio. EUR in diese neue Anlage zu investieren, wobei ein Teil der Finanzierung von der japanischen Regierung NEDO stammt. Neue Entwicklungen in Phase 2 werden bis Ende 2021 an den nachgelagerten Technologien wie dem automatisierten Preforming und der Konsolidierung vorgenommen. Mit unseren neuen Produkten wollen wir zu einer deutlichen Gewichtsreduzierung der Endprodukte beitragen, die Energieeffizienz verbessern und gleichzeitig eine kosteneffiziente und hochwertige Lösung anbieten."

Dr. Effing, Geschäftsführer der AMAC GmbH bestätigt: "Die Fokussierung auf die Nische der Hochtemperaturprodukte auf Basis von PPS und PEEK ermöglicht es MaruHachi, sehr anspruchsvolle High-End-Anwendungen wie Strukturelemente in Raum- und Flugzeugen, Flugzeugsitze oder Triebwerkskomponenten etc. anbieten zu können. Die Tapes sind vollständig recycelbar und können beispielsweise in hoher Geschwindigkeit bis zu 0.5 Metern pro Sekunde mit laserbasierten Tape-Placement-Maschinen und Robotern verarbeitet werden."

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.

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.