Aus der Branche

The JEC innovation awards is a long-established and worldwide program with three simple goals: identify, promote, and reward the most innovative composite solutions in the world. Over the past 15 years, the JEC Innovation Program has involved 1,800 companies worldwide; 177 companies and 433 partners have been rewarded for the excellence of their composite innovations. The JEC Innovation Awards reward composites champions, based on criteria such as partner involvement in the value chain, technicality, or commercial applications of innovations.

« Every year, JEC rewards the best cutting-edge and ingenious projects using composites to their full potential in different categories. The JEC Innovation Awards program is emblematic and recognizes pioneers in composite innovation continuously reinventing the composites of tomorrow», says Franck GLOWACZ, Innovation Content Leader at JEC Group.

The winners have been rewarded for their innovative solutions, in 10 categories:

• Aerospace
• Automotive - Exterior
• Automotive - Structural
• Electrical, Electronics & Appliances
• Industrial Equipment
• Marine
• Railway
• Renewable Energy
• Smart Composites
• Sports & Leisure

The awards ceremony took place place on November 14, 2019, at 5:30 pm at the Startup Branch, COEX. Ben Bassat, President and CEO of Plataine Avner opened the ceremony with a keynote about “The 4th industrial revolution: implementing IIOT and AI to composite materials and manufacturing”.

Das AZL ist Gewinner des JEC AWARD 2019 in der Kategorie „Industry & Equipment“ für die neue Maschinen-Entwicklung "Ultra-Fast Consolidator Machine“. Dieses innovative Maschinensystem ist das Ergebnis eines 18-monatigen AZL Joint Partner Projektes, das 2017-2018 von den Forschungspartnern AZL Aachen und Fraunhofer IPT Aachen in Zusammenarbeit mit industriellen Partnerunternehmen wie Conbility, Covestro, Engel, Evonik, Fagor Arrasate, Faurecia SE, Laserline, Mitsui Chemicals, Mubea Carbo Tech, Philips Photonics, SSDT und Toyota (in alphabetischer Reihenfolge) durchgeführt wurde.

Die neue UItra-Fast Consolidator Maschine ermöglicht sowohl hohe Flexibilität als auch die Massenproduktion von maßgeschneiderten thermoplastischen Laminaten mit reduziertem Ausschuss. Vollständig konsolidierte Mehrschichtlaminate mit unterschiedlichen Faserrichtungen und minimiertem Ausschuss (Tailored Blanks) können in Zykluszeiten unter 5 Sekunden hergestellt werden mit diesem einfach hoch skalierbaren Maschinenkonzept. Diese individualisierte Massenproduktion wird durch eine Kombination aus laserunterstütztem Tape Placement mit In-situ-Konsolidierung und einem Piece-Flow Prinzip erreicht, das in der Druckindustrie Stand der Technik ist, aber innerhalb der Composite Produktion noch nicht eingesetzt wurde.

Die erreichbare Produktivität ist durch dieses Prinzip auf über 500 kg/Stunde skalierbar, indem einzelne „Carrier“ durch mehrere Applikationsstationen bewegt werden, die wiederum mit mehreren Tapelege-Applikatoren ausgestattet sind. Die neue Maschine ist skalierbar: Mehrere Applikationsstationen können hinzugefügt werden, z.B. für jede Laminat-Schicht eine Station für die Massenproduktion oder für jede Faserrichtung eine Station mit einem Förder-Karussell: Hier werden die Carrier mehrfach durch die Applikationsstationen bewegt.

Die Kommerzialisierung des Systems durch einige der Industriepartner wird 2019 erfolgen. Der reale Maschinenaufbau wurde auf dem AZL-Stand der JEC Messe in Paris präsentiert.

Das „Follow-up“-Projekt hat begonnen und ist noch offen für die Aufnahme weiterer Industrie-Projektpartner. Im Rahmen dieses Follow-up Projektes werden insbesondere die Kommerzialisierung des Systems vorbereitet durch Langzeit-Tests sowie durch weitere Prozessoptimierungen mit unterschiedlichen Tape-Materialien.

Am Gemeinschaftsstand des Aachener Zentrums für integrativen Leichtbau (AZL) in Halle 5A Stand D17 demonstriert das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA) vom 12.-14. März 2019 in Paris seine Kompetenzen in den Bereichen Glasfasern, Preforms und Carbon Composites.
Die Exponate stammen aus unterschiedlichen Anwendungsfeldern und adressieren die Branchen Automotive, Luft- und Raumfahrt und Maschinenbau.

1. Innovative Glasfaserforschung am ITA
   Der modulare Aufbau der neu entwickelten, induktiv beheizten Glasfaserproduktionsanlage ermöglicht hohe Flexibilität in der Forschung und das Induktionssystem eine deutlich schnellere Bedienbarkeit. Erstmalig werden am Stand des ITA Glasfasern live auf der JEC World hergestellt. Zu den Neuheiten der Anlage gehört das induktiv beheizte Bushing. Es hat ein flexibles Design und besteht aus einer Platin-/Rhodium-Legierung (Pt/Rh20) zum Einsatz für Hochtemperaturgläser. Die Glasfaserproduktionsanlage wurde so konstruiert, dass sich neue Konzepte und Ideen schnell erproben lassen.
    
2. DrapeCube – Umformung textiler Halbzeuge
   Der DrapeCube bietet eine kostengünstige Konstruktion zur Herstellung von Faservorformlingen aus textilen Halbzeugen. Er kommt zum Tragen bei der Fertigung von Preforms für Prototypen und in der Kleinserie und eignet sich für Unternehmen, die in der von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) tätig sind.
   Bei der Produktion von FVK-Bauteilen wird im Preformingprozess ein Großteil der späteren Bauteilkosten definiert. In kleinen und mittelständischen Unternehmen wird dieser Prozessschritt oft noch manuell ausgeführt. Daraus resultieren hohe Qualitätsschwankungen und Bauteilpreise. Besonders bei hochbelasteten Strukturbauteilen führt die Qualitätsschwankung dazu, dass die Bauteile überdimensioniert sind. So wird das Leichtbaupotential von faserverstärkten Kunststoffen zu wenig genutzt.
   Eine Lösung bietet das aus der blechumformende Industrie adaptierte Stempelumformverfahren zur Formgebung von Verstärkungstextilien. Dabei wird das Textil zwischen zwei Formhälften (Patrize und Matrize) eingelegt und automatisiert umgeformt. Dieses Verfahren kommt aufgrund hoher Anlagen- und Werkzeugkosten fast ausschließlich in der Großserie zum Einsatz. Das ITA hat die Formgebungsstation DrapeCube entwickelt, die eine kostengünstige Alternative bietet und in der Lage ist, den aktuellen Stand der Technik für die Formgebung textiler Halbzeige vollständig abzubilden. Am Stand werden die Prozessschritte in einem Video demonstriert.
    
3. Kohlenstoffaserverstärkter Kunststoff (CFK)-Preform
   Der CFK-Preform besteht aus Carbon-Multiaxial-Gelege, das durch expandiertes Polystyrol (EPS) umgeformt ist, um die Drapierqualität zu optimieren. Durch die schonende, textilgerechte Umformung mittels Schaumexpansion können Preforms in erhöhter Qualität hergestellt werden. Erstmalig wurde die Schaumexpansion genutzt, um Preforms so umzuformen, dass die Drapierqualität im Vergleich zur klassischen Stempelumformung verbessert wird.
   Die Vorteile des so umgeformten CFK-Preforms liegen in der Einsparung von Anlagenkosten, da das Investment viel geringer ist. Dazu wird der Verschnittanteil reduziert, weil eine endkonturnahe Fertigung ermöglicht wird. Darüber hinaus wird der Ausschuß verringert, da weniger Fehler im Textil entstehen.
   Zielgruppe sind die Hersteller von faserverstärkten Bauteilen, insbesondere für die Klein- und Mittelserie, bei denen die klassische Stempelumformung nicht wirtschaftlich ist.
    
4. Gestickter Preform mit integriertem Metallinsert
   Die 12k Carbonfaserrovings werden durch das Spezial-Stickverfahren Tailored Fibre Placement (TFP) zu einem Preform abgelegt. Beim weiteren Lagenaufbau wird der Insert nicht nur unter den Rovinglagen integriert, sondern durch zusätzliches Umschlaufen fixiert. Der hochintegrative Preformingansatz bietet die Möglichkeit zur Reduktion von Gewicht und Prozessschritten sowie zur Steigerung der mechanischen Performance.
   Bisher wurden Inserts geklebt oder es waren Bohrungen im Bauteil notwendig. Aufgeklebte Inserts sind durch die Klebefläche limitiert. Das Einkleben von Inserts in Bohrungen zieht hohe Bohrerabrasion und damit hohen Werkzeugverschleiß nach sich.
   Die Vorteile des gestickten Preforms mit integriertem Metallinsert bestehen in der Reduktion von Verschnitt durch TFP-Preforming und der Steigerung der spezifischen Ausreißkraft. Dazu besteht die Möglichkeit, die Herstellung integrativer Preforms zu automatisieren. Damit ist der Preform mit integriertem Metallinsert interessant für die Zielgruppe Automotive und Luft- und Raumfahrt.

Die „ZiTex-Textil & Mode NRW“ hatte am 12. Juni zu einem Pressetermin Düsseldorfer Flughafen eingeladen. Unter dem Motto ‚Textil erobert die Luft‘ eröffnete Detlef Braun, Leiter der ZiTex mit einem Brancheneinblick die Veranstaltung. Nach zwei informativen Vorträgen der Unternehmen ANKER und SAERTEX gab es die Gelegenheit in der Lufthansawerft die Anwendung der technischen Textilien in zwei Maschinen vom Typ A330 (Langstrecke) und A320 aus der Nähe zu begutachten.

Hightech-Textilien zum Anfassen
Bereits der erste Blick in die Wartungshalle des Hangar 7 sorgte für großes Staunen: Die imposante Lufthansa Maschine des Typus A330, die fast täglich von Düsseldorf nach New York fliegt, steht dienstags zu Wartungsarbeiten im Hangar und bot die perfekte Kulisse, sich die Hightech-Textilien einmal aus der Nähe anzuschauen. Das war sowohl für die Veranstalter als auch die Pressevertreter eine ganz neue Erfahrung. „Ich freue mich sehr, dass wir mit dieser Veranstaltung die innovative Textilindustrie so informativ, praxisnah und erlebnisreich präsentieren konnten“, sagt Detlef Braun begeistert: „Veranstaltungen wie diese tragen dazu bei, den Hightech-Charakter der Branche nachhaltig zu verdeutlichen. Textil ist Zukunft! Dies wurde am Beispiel des Flugzeugs heute mehr als deutlich.“

Ruhig & Robust – Airline Teppichböden
Für das Unternehmen ANKER, traditionsreicher Webteppichboden-Spezialist mit Sitz im rheinischen Düren, referierte Alexander von Fuchs-Nordhoff, Sales Director, über den Einsatz der Teppichböden in Flugzeugen. Zum 50. Jubiläum in diesem Jahr der ANKER Teppiche in der Luftfahrt passte das Event ganz besonders, wurde der erste ANKER Airline Teppich 1968 in einer Lufthansa Maschine verlegt. Dabei gibt es die unterschiedlichsten Varianten der Material-Beschaffung und -Verarbeitung sowie Anbringung der Teppiche. Besonders innovativ: der leichteste Teppich in einem Flugzeug überhaupt, der mit 800 Gramm pro Quadratmeter um die Hälfte leichter ist als die herkömmlichen Varianten und damit deutliche Kerosin-Einsparungen ermöglicht. Durch die Zusammenarbeit mit international renommierten Architekten und Innenarchitekten liegen ANKER Teppichböden weltweit sowohl in Flugzeugen als auch in unzähligen Bürogebäuden, Hotels und öffentlichen Gebäuden. Neben der Kreativität setzt ANKER branchenweit Maßstäbe für Nachhaltigkeit und Innovation.

Stabil & Energiesparend – Tragflächen & Strukturbauteile
Steven Bakker, Global Director Business Unit New Products & New Markets von SAERTEX, einem Familienunternehmen, das Weltmarktführer in der Herstellung von Carbongelegen ist, präsentierte deren unterschiedliche Einsatzbereiche im Flugzeug: in den Tragflächen, der Druckkalotte sowie Stringerelemente und Verkleidungsteile und erläuterte, welchen besonderen Gegebenheiten die Materialien standhalten müssen. Insbesondere die Luftfahrt setzt auf solche Composites, die durch Verstärkungsmaterialien aus Glas-, Carbon- und Aramid-Fasern an Leichtigkeit, Stabilität und Korrosionsbeständigkeit gewinnen. Als Weltneuheit konnte Saertex im März dieses Jahres auf der JEC WORLD 2018 in Paris, der Fachmesse für Verbundwerkstoffe, ein Verfahren vorstellen, das Carbon Gelege automatisch, kontinuierlich und ohne Zerstörung auf Schäden, Lücken und Krümmungen prüft. Airbus setzt dieses Verfahren zur Materialprüfung bereits in Serie ein.

Einblicke in die Praxis vermittelte die Lufthansa Technik
Im Hangar Nr. 7 der Lufthansa Technik erfuhren die Presseteilnehmer viele Details von Wartungsleiter, Sascha Bongartz. Die Lufthansa Technik Gruppe ist ein Geschäftsfeld der Deutschen Lufthansa AG rund um die Themen Wartung und Überholung von Flugzeugen, Geräteversorgung, Triebwerke, Fahrwerke und VIP-Services. Mit 50 Standorten auf der ganzen Welt und 26.700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern – davon rund 11.000 in Deutschland – ist die Lufthansa Weltmarktführer im Bereich luftfahrttechnischer Dienstleistungen.

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.