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Warden Schijve joins the AZL team (c) AZL
Dr. Michael Emonts, Warden Schijve, Philipp Fröhlig und Dr. Kai Fischer (von links nach rechts) im AZL Tech Center
02.11.2020

Warden Schijve joins the AZL team

Aachen - Warden Schijve, former Chief Scientist Composites at SABIC, recently joined the AZL engineering team in October. As Design Leader, he is further expanding the product and application development division of the service provider for business development and technology development in lightweight.

AZL Aachen GmbH supports companies along the entire value chain in implementing competitive lightweight technologies. "We develop component and production concepts for companies, including the analysis of costs and production-relevant KPIs. With our broad range of material and production technologies, we provide a comprehensive solution for the development and evaluation of products and identify the most suitable paths to implementation. Warden Schijve will use his many years of experience to support our partners in the efficient development, evaluation and implementation of component and production solutions through to market readiness," says Dr. Kai Fischer, Managing Partner of AZL Aachen GmbH.

Aachen - Warden Schijve, former Chief Scientist Composites at SABIC, recently joined the AZL engineering team in October. As Design Leader, he is further expanding the product and application development division of the service provider for business development and technology development in lightweight.

AZL Aachen GmbH supports companies along the entire value chain in implementing competitive lightweight technologies. "We develop component and production concepts for companies, including the analysis of costs and production-relevant KPIs. With our broad range of material and production technologies, we provide a comprehensive solution for the development and evaluation of products and identify the most suitable paths to implementation. Warden Schijve will use his many years of experience to support our partners in the efficient development, evaluation and implementation of component and production solutions through to market readiness," says Dr. Kai Fischer, Managing Partner of AZL Aachen GmbH.

From his 35 years in the composites industry with Fokker, DSM and SABIC, Warden Schijve brings a broad and deep expertise in structural design, plastics and composites, as well as processing technology.
Warden Schijve: “In my career I’ve always seen that it pays off to evaluate various different design concepts, which may use different materials or material combinations, to finally come to the most cost-competitive lightweight applications. Taking into account different manufacturing technologies right from the beginning can save a lot in later stages of component development. And this is what fascinates me about AZL and its eco-system: the available knowledge on a wide variation of process and production technologies, including cutting edge equipment, at both the AZL Tech Center, and the various institutes present in the total RWTH Aachen Campus.”

Dr. Michael Emonts, Managing Partner of AZL Aachen GmbH: "We are delighted that Warden Schijve, as a well-known face from the AZL community, will enrich us in developing lightweight applications, production systems and processes, identifying competitive technology optimizations through the analysis of markets and applications, and supporting our customers in the industrial implementation of the developed technologies."

Warden Schijve will also lead the project for a concept study for future battery casings based on composite-based multi-material systems. The AZL started the project in October together with 30 participating companies from the entire value chain to get an overview of existing component solutions, evaluate the advantages of a multi-material approach and develop a multi-material component design including a production concept for battery casings.

Anlagentechnik zum Carbonfaser-Recycling im Zentrum für Textilen Leichtbau am STFI, Foto: Dirk Hanus.
28.10.2020

Innovationen beim Recycling von Carbonfasern

  • Kohlenstoff mit mehreren Leben

Geht es um die Zukunft der motorisierten Mobilität, reden alle vom Antrieb: Wie viel E-Auto, wie viel Verbrenner verträgt die Umwelt und braucht der Mensch? Zugleich stellen neue Antriebe erhöhte Anforderungen nicht nur an den Motor, sondern auch an dessen Gehäuse und die Karosse: Für solch anspruchsvolle Anwendungen kommen häufig Carbonfasern zum Einsatz. Wie der Antrieb der Zukunft, sollten auch die Werkstoffe am Fahrzeug umweltfreundlich sein. Deshalb ist Recycling von Carbonfasern gefragt. Lösungen dafür haben Institute der Zuse-Gemeinschaft entwickelt.

  • Kohlenstoff mit mehreren Leben

Geht es um die Zukunft der motorisierten Mobilität, reden alle vom Antrieb: Wie viel E-Auto, wie viel Verbrenner verträgt die Umwelt und braucht der Mensch? Zugleich stellen neue Antriebe erhöhte Anforderungen nicht nur an den Motor, sondern auch an dessen Gehäuse und die Karosse: Für solch anspruchsvolle Anwendungen kommen häufig Carbonfasern zum Einsatz. Wie der Antrieb der Zukunft, sollten auch die Werkstoffe am Fahrzeug umweltfreundlich sein. Deshalb ist Recycling von Carbonfasern gefragt. Lösungen dafür haben Institute der Zuse-Gemeinschaft entwickelt.

Carbonfasern, auch als Kohlenstofffasern oder verkürzt als Kohlefasern bekannt, bestehen fast vollständig aus reinem Kohlenstoff. Sehr energieaufwändig wird er bei 1.300 Grad Celsius aus dem Kunststoff Polyacrylnitril gewonnen. Die Vorteile der Carbonfasern: Sie haben kaum Eigengewicht, sind enorm bruchfest und stabil. Solche Eigenschaften benötigt man z.B. am Batteriekasten von E-Mobilen oder in Strukturbauteilen der Karosserie. So arbeitet das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) aktuell gemeinsam mit Industriepartnern daran, statisch-mechanische Stärken der Carbonfasern mit Eigenschaften zur Schwingungsdämpfung zu verknüpfen, um die Gehäuse von E-Motoren im Auto zu verbessern. Angedacht ist in dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt die Entwicklung sogenannter Hybridvliesstoffe, die neben der Carbonfaser als Verstärkung weitere Faserstoffe enthalten. „Wir wollen, die Vorteile unterschiedlicher Faserstoffe verbinden und so ein optimal auf die Anforderungen abgestimmtes Produkt entwickeln“, erläutert Marcel Hofmann, STFI-Abteilungsleiter Textiler Leichtbau.

Damit würden die Chemnitzer Forschenden bisherige Vliesstoff-Lösungen ergänzen. Sie blicken auf eine 15-jährige Geschichte in der Arbeit mit recycelten Carbonfasern zurück. Der globale Jahresbedarf der hochwertigen Fasern hat sich im vergangenen Jahrzehnt fast vervierfacht, laut Angaben der Industrievereinigung AVK auf zuletzt rd. 142.000 t. „Die steigende Nachfrage hat das Recycling immer stärker in den Fokus gerückt“, betont Hofmann. Carbonfaserabfälle sind ihm zufolge für etwa ein Zehntel bis ein Fünftel des Preises von Primärfasern erhältlich, müssen aber noch aufbereitet werden. Dreh- und Angelpunkt für den Forschungserfolg der recycelten Fasern sind konkurrenzfähige Anwendungen. Die hat das STFI nicht nur am Auto, sondern auch im Sport-Freizeitsektor sowie in der Medizintechnik gefunden, so in Komponenten für Computertomographen. "Während Metalle oder Glasfasern als potenzielle Konkurrenzprodukte Schatten werfen, stört Carbon die Bilddarstellung nicht und kann seine Vorteile voll ausspielen“, erläutert Hofmann.

Papier-Knowhow nutzen
Können recycelte Carbonfasern nochmals den Produktkreislauf durchlaufen, verbessert das ihre CO2-Bilanz deutlich. Zugleich gilt: Je kürzer die Carbonfasern, desto unattraktiver sind sie für die weitere Verwertung. Vor diesem Hintergrund entwickelten das Forschungsinstitut Cetex und die Papiertechnische Stiftung (PTS), beide Mitglieder der Zuse-Gemeinschaft, im Rahmen eines Forschungsvorhabens ein neues Verfahren, das bislang wenig geeignet erscheinende Recycling-Carbonfasern ein zweites Produktleben gibt. „Während klassische Textilverfahren die ohnehin sehr spröden Recycling-Carbonfasern in Faserlängen von mind. 80 mm trocken verarbeiten, beschäftigten wir uns mit einem Verfahren aus der Papierindustrie, welches die Materialien nass verarbeitet. Am Ende des Prozesses erhielten wir, stark vereinfacht gesprochen, eine flächige Matte aus recycelten Carbonfasern und Kunststofffasern“, erläutert Cetex-Projektingenieur Johannes Tietze das Verfahren, mit dem auch 40 mm kurze Carbonfasern zu attraktiven Zwischenprodukten recycelt werden können. Das danach in einem Heißpressprozess entstandene Erzeugnis dient als Grundmaterial für hochbelastbare Strukturbauteile. Zusätzlich wurden die mechanischen Eigenschaften der Halbzeuge durch die Kombination mit endlosfaserverstärkten Tapes verbessert. Das Recyclingprodukt soll, so die Erwartung der Forschenden, glasfaserverstärkten Kunststoffen, Konkurrenz machen, z.B. bei Anwendungen im Schienen- und Fahrzeugbau. Die Ergebnisse fließen nun in weiterführende Forschung und Entwicklung im Kooperationsnetzwerk Ressourcetex ein, einem geförderten Verbund von 18 Partnern aus Industrie und Wissenschaft.

Erfolgreiche Umsetzung in der Autoindustrie
Industriereife Lösungen für die Verwertung von Carbonfaser-Produktionsabfällen werden im Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt (TITK) entwickelt. Mehrere dieser Entwicklungen wurden mit Partnern beim Unternehmen SGL Composites in Wackersdorf industriell umgesetzt. Die Aufbereitung der so genannten trockenen Abfälle, hauptsächlich aus Verschnittresten, erfolgt nach einem eigenen Verfahren. „Dabei führen wir die geöffneten Fasern verschiedenen Prozessen zur Vliesherstellung zu“, sagt die zuständige Abteilungsleiterin im TITK, Dr. Renate Lützkendorf. Neben den Entwicklungen für den Einsatz z.B. im BMW i3 in Dach oder Hintersitzschale wurden im TITK spezielle Vliesstoffe und Verfahren für die Herstellung von Sheet Molding Compounds (SMC) etabliert, das sind duroplastische Werkstoffe, die aus Reaktionsharzen und Verstärkungsfasern bestehen und zum Pressen von Faser-Kunststoff-Verbunden verwendet werden. Eingang fand dies z.B. in einem Bauteil für die C-Säule des 7er BMW. „In seinen Projekten setzt das TITK vor allem auf die Entwicklung leistungsfähigerer Prozesse und kombinierter Verfahren, um den Carbonfaser-Recyclingmaterialien auch von den Kosten her bessere Chancen in Leichtbauanwendungen einzuräumen“, betont Lützkendorf. So liege der Fokus gegenwärtig auf dem Einsatz von CF-Recyclingfasern in thermoplastischen Prozessen zur Platten- und Profilextrusion. „Ziel ist es, die Kombination von Kurz- und Endlosfaserverstärkung in einem einzigen, leistungsfähigen Prozess-Schritt zu realisieren.“

Source:

Deutsche Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse e.V.

(c) ENGEL AUSTRIA GmbH: (l. to r.) Dr. Norbert Müller (Leiter des ENGEL Technologiezentrums für Leichtbau-Composites), Dr. Michael Emonts (Geschäftsführer des Aachener Zentrums für integrativen Leichtbau (AZL) der RWTH Aachen), Rolf Saß (Geschäftsführer der ENGEL Deutschland GmbH) und Dr. Christoph Steger (Geschäftsführer Vertrieb der ENGEL Holding).
03.09.2018

ENGEL installiert neues Spritzgießsystem im AZL der RWTH Aachen

Das Aachener Zentrum für Integrative Leichtbau (AZL) der RWTH Aachen installiert in seinem Technikum eine neue ENGEL-Spritzgießanlage. Die ENGEL Deutschland GmbH, in Kooperation mit dem ENGEL Technologiezentrum für Leichtbau-Composites in Österreich, wird das 2-Komponenten-Spritzgieß-System mit Drehtisch und 17.000 kN Schließkraft im Jahr 2019 in Betrieb nehmen. Dieser Maschinenaufbau ist die Basis für die Weiterentwicklung effizienter Inline-Kombinations-Technologien mit unterschiedlichen Polymerwerkstoffen.

Das ENGEL-Spritzgießsystem ermöglicht die innovative Kombination bereits etablierter Faserverbundkunststoff-Verfahren und die Entwicklung neuer individueller Verfahren. Im Mittelpunkt steht die Steigerung der Ressourceneffizienz in der Leichtbau-Produktion. Mit der neuen Anlage können neue Forschungs- und Entwicklungsinitiativen einen effizienteren Materialeinsatz adressieren, der letztlich der Schlüssel zur Massenproduktion von Leichtbauteilen ist. Der Fokus wird dabei auf Multimaterialsystemen, kontinuierlichen Prozessen und Prozessketten sowie selbstoptimierenden Prozesse liegen.

Das Aachener Zentrum für Integrative Leichtbau (AZL) der RWTH Aachen installiert in seinem Technikum eine neue ENGEL-Spritzgießanlage. Die ENGEL Deutschland GmbH, in Kooperation mit dem ENGEL Technologiezentrum für Leichtbau-Composites in Österreich, wird das 2-Komponenten-Spritzgieß-System mit Drehtisch und 17.000 kN Schließkraft im Jahr 2019 in Betrieb nehmen. Dieser Maschinenaufbau ist die Basis für die Weiterentwicklung effizienter Inline-Kombinations-Technologien mit unterschiedlichen Polymerwerkstoffen.

Das ENGEL-Spritzgießsystem ermöglicht die innovative Kombination bereits etablierter Faserverbundkunststoff-Verfahren und die Entwicklung neuer individueller Verfahren. Im Mittelpunkt steht die Steigerung der Ressourceneffizienz in der Leichtbau-Produktion. Mit der neuen Anlage können neue Forschungs- und Entwicklungsinitiativen einen effizienteren Materialeinsatz adressieren, der letztlich der Schlüssel zur Massenproduktion von Leichtbauteilen ist. Der Fokus wird dabei auf Multimaterialsystemen, kontinuierlichen Prozessen und Prozessketten sowie selbstoptimierenden Prozesse liegen.

Dr.-Ing. Michael Emonts, Geschäftsführer des Aachener Zentrums für integrativen Leichtbau (AZL) freut sich darauf, mit dem neuen Spritzgießsystem neue innovative Leichtbauverfahren zu realisieren: „Diese neue Spritzgießanlage bietet uns als Spezialisten für die Leichtbau-Produktionstechnik in Kooperation mit den Spritzgießexperten des Instituts für Kunststoffverarbeitung – dem IKV – die Möglichkeit, Hybridverfahren für industrielle Leichtbau-Anwendungen zu etablieren. Das System wird unseren bestehenden Maschinenpark im AZL-Technikum erweitern und als wichtige Plattform für die Leichtbau-Forschung an der RWTH zur Verfügung stehen."

Als aktive Partnerfirma des AZL-Partnernetzwerks arbeitet ENGEL bereits seit vielen Jahren eng mit dem AZL zusammen. Dr. Stefan Engleder, CEO der ENGEL-Gruppe, betont die Bedeutung dieser engen Zusammenarbeit mit den Technischen Universitäten und insbesondere mit dem AZL: „Das AZL bietet beste Voraussetzungen für industrienahe Forschungsaktivitäten im Bereich Leichtbau-Verbundwerkstoffe, da es sich durch einen starken interdisziplinären Ansatz auszeichnet. Das AZL profitiert von der guten Infrastruktur und der Zusammenarbeit mit namhaften Instituten der RTWH Aachen. ENGEL freut sich auf die Zusammenarbeit mit dem AZL bei der Entwicklung effizienter Leichtbau-Verbundwerkstoff-Massenproduktionsverfahren.“

Das AZL-Technikum umfasst neben den zahlreichen Faserverbund- und Leichtbauanlagen auf dem Campus der RWTH Aachen zusätzliches Großserien-Equipment für die Entwicklung von Verfahren zur Leichtbau-Produktion, wie zum Beispiel eine Composite-Presse der Schuler Pressen GmbH mit 18.000 kN Schließkraft.

More information:
AZL
Source:

AZL Aachen GmbH

PrePro2D "PrePro 2D“ machine system for tape placement of tailored blanks and laminates with in-situ consolidation. (c) Fraunhofer IPT.
PrePro2D
16.02.2018

Commercialization of Fraunhofer´s tape-placement and tape winding systems

The two AZL Partners Conbility GmbH and Fraunhofer IPT, Aachen started their long-term cooperation for the further development and for the commercialization of Fraunhofer´s tape-placement and tape winding systems with in-situ-consolidation by the usage of laser or IR heat sources.

With this cooperation, the company Conbility GmbH makes 25 years of expertise in special machine development of tape placement systems of the Fraunhofer Institute for Production Technology IPT commercially available. Conbility offers two different tape processing systems available in different configurations.

The two AZL Partners Conbility GmbH and Fraunhofer IPT, Aachen started their long-term cooperation for the further development and for the commercialization of Fraunhofer´s tape-placement and tape winding systems with in-situ-consolidation by the usage of laser or IR heat sources.

With this cooperation, the company Conbility GmbH makes 25 years of expertise in special machine development of tape placement systems of the Fraunhofer Institute for Production Technology IPT commercially available. Conbility offers two different tape processing systems available in different configurations.

The “PrePro 2D” machine system allows for the automated tailored tape placement of UD laminates and which can be used for subsequent thermoforming or as stiffening structures in injection molding processes. The machine comprises a rotating and translational table which is moved relatively to the applicator station. The table is scalable according to the requirements of customers. Standard table diameters are 1200 mm or 2000 mm. The applicator station can be equipped with a single or with multiple spool applicators. Because of the large process area, a 9 kW IR heater is used for the in-situ-consolidation process.  
Three in one: Three technologies included in one single modular system
Furthermore, the award-winning “PrePro 3D” tape placement and winding applicator is available as modular product with decentral control system (including closed-loop control of energy input into the processing zone) for the “plug-in” implementation in existing robot systems or machine systems by standard interfaces for the communication with the master control system. Conbility provides the single applicator as well as turn-key ready systems including the robot and handling systems.

Unique selling point of the PrePro 3D system is its multifunctional range of usage: it accomplishes laser-assisted thermoplastic tape placement, IR-assisted thermoset prepreg placement and dry fiber placement: Three technologies included in one single modular system.  

During the JEC World in Paris (March 6th – 8th 2018), Conbility GmbH will present its new “VCSEL Tape Placement and Winding Applicator” (Fig. 3), developed in cooperation with Fraunhofer IPT and Philips Photonics at the AZL Composites in Action area (Hall 5A, C55).

VCSEL Laser Systems as heat source for lower investment and process costs
This applicator uses an integrated VCSEL Laser System as heat source which has been developed by Philips Photonics. This tape placement and winding applicator can also be integrated as modular “plug-in” system into industrial jointed-arm and linear gantry robots in variable manufacturing cells. Using the new VCSEL Laser as heat source (VCSEL: Vertical-Cavity Surface Emitting Laser) leads to significant lower investment and process cost in comparison to other laser systems. Furthermore, the VCSEL laser system can accomplish controllable in-process adjustments of the laser-spot geometry as well as the intensity distribution within the spot size during the process (in-process control of laser-spot geometries and intensities) for the first time. The new system with 2 kW laser power and 10 separate emission zones which can be controlled separately will be shown at JEC World in Paris 2018 as new product of Conbility GmbH.