Aus der Branche

At the joint stand of the Aachen Centre for Integrative Lightweight Construction (AZL) in Hall 5A, booth D17, the Institut für Textiltechnik of RWTH Aachen University (ITA) will demonstrate its expertise in the field of glass fibres, preforms and textile concrete 12-14 March 2019 in Paris.
The exhibits come from various fields of application and address the automotive, aerospace and mechanical engineering sectors.

1. Innovative glass fibre research at ITA
   The newly constructed induction heated glass fibre production line enables increased flexibility in research. For the first time, glass fibres will be produced live at the ITA booth at JEC World. One of the innovations of the system is the inductively heated bushing. It features a flexible design and consists of a platinum/rhodium alloy (Pt/Rh20) for use in high-temperature glasses.
   The glass fibre production line was designed in such a way that new concepts and ideas can be tested quickly. The modular design allows a high flexibility, the induction system a significantly faster operability.
   Research and development projects can therefore be carried out faster and more cost-effectively.
    
2. DrapeCube - Forming of textile semi-finished products
   The DrapeCube offers a cost-effective design for the production of fibre preforms from textile semi-finished products. It is used in the production of preforms for prototypes and in small series and is suit-able for companies active in the production of fibre-reinforced plas-tics (FRP).
   In the production of FRP components, the preforming process de-fines a large part of the subsequent component costs. In small- and medium-sized enterprises, this process step is often still carried out manually. This results in high quality fluctuations and component prices. Especially in the case of highly stressed structural components, the fluctuation in quality leads to oversizing of the components.
   Thus, the lightweight construction potential of fiber-reinforced plastics is underused. One solution is offered by the stamp forming process adapted from the sheet metal forming industry for shaping rein-forcing textiles. The textile is inserted between two mould halves (male and female) and automatically formed. Due to high plant and tooling costs, this process is used almost exclusively in large-scale production.
   The ITA has developed the DrapeCube forming station which offers a cost-effective alternative and is able to completely reproduce the current state of the art for forming textile half branches. The process steps will be demonstrated in a video at the booth.
    
3. Carbon fibre reinforced plastic (CFRP) preform
   The CFRP preform consists of carbon multiaxial fabrics formed by expanded polystyrene (EPS) to optimise draping quality. Preforms of increased quality can be produced by gentle, textile-compatible forming with foam expansion. For the first time, foam expansion was used to form preforms in such a way that the draping quality is improved compared to classic stamp forming.
   The advantages of the CFRP preform lie in the savings in plant costs, as the investment is much lower. In addition, the proportion of waste is reduced because near-net-shape production is possible. In addition, rejects are reduced, as fewer faults occur in the textile.
    
4. Embroidered preform with integrated metal insert
   The 12k carbon fibre rovings are shaped into a preform using Tai-lored Fibre Placement (TFP) which is a technical embroidery pro-cess. For the further layer build-up, a fastener is not only integrated under the roving layers but also fixed by additional loops. The highly integrative preforming approach offers the possibility of reducing weight and process steps as well as increasing mechanical perfor-mance.
   Until now, inserts were glued or holes had to be drilled in the com-ponent. Bonded fasteners are limited by the adhesive surface. The bonding of fasteners into drilled holes results in high drill abrasion and thus high tool wear.
   The advantages of the embroidered preform with integrated metal fasteners are the reduction of scrap due to TFP preforming and the increase in the specific pull-out force. In addition, it is possible to automatize the production of integrative preforms. This makes the preform with integrated metal fasteners interesting for the automotive and aerospace industries.

At the Composites Europe in Stuttgart /06 - 08 November 2018), the Institut für Textiltechnik of RWTH Aachen University, short ITA, will be showing products, components and machines along the fibre composite process chain. The ITA will present itself at the booth of the Aachen Center for Integrative Lightweight Construction (AZL) in hall 9, booth E70. Various demonstrators will be used to present selected innovative processes and products over the individual steps. The exhibits come from different fields of application: From mobility applications to the construction sector. Here is an example from the field of "construction composites":

With the concrete bar stool with hybrid carbon reinforcement, the ITA demonstrates that textiles as reinforcement structures for concrete elements allow a enormous geometrical freedom of Design. So far, manual positioning of the textile reinforcement used to be time-consuming and complex, as permitted tolerances are in the millimetre range. Thus the production mainly contributed to the high costs of textile concrete.

At the ITA, the two industrial partners Albani Group GmbH & Co. KG and DuraPact 2.0 Kompetenzzentrum Faserbeton GmbH developed a new hybrid reinforcement with integrated spacer. This hybrid reinforcement reduces the time required to position the reinforcement by up to 60 percent and thus makes the material significantly more

The new, cost-effective hybrid reinforcement contains an integrated spacer and thus faciliates the positioning of dry and coated reinforcements. The integrated spacer allows several layers of reinforcement to be stacked quickly, allowing the desired degree of reinforcement to be set. The hybrid reinforcement consists of a carbon or glass fibre grid joined with a permeable polyamide mat and will be available in roll form from industrial partners in the near future.

The Aachen Center for Integrative Lightweight Production (AZL) of RWTH Aachen University is installing a new ENGEL injection molding system in its technical center. Engel Deutschland GmbH – in cooperation with the ENGEL Centre for Lightweight Composite Technologies in Austria – will install the 2-component injection molding system with turning plate and 17,000 kN clamping force in 2019. This machine setup is the basis for further developments of efficient inline-combination technologies using different kinds of polymer performance materials.

The ENGEL injection molding system will enable innovative combinations of already established fiber-reinforced plastics (FRP) processes and the development of new individual processes. The focus is on increasing resource efficiency in lightweight production. With the new equipment, new research and development initiatives can explore the more efficient use of materials, which are eventually the key to the mass production of lightweight components. The research will address multi-material systems, continuous processes, process chains as well as self-optimizing processes.

Dr.-Ing. Michael Emonts, Managing Director of the Aachen Center for Integrative Lightweight Production (AZL) is looking forward to realizing new innovative lightweight production process with the new injection molding system: “This new injection molding system offers us as specialists for lightweight production technology in cooperation with the injection molding experts of the Institute of Plastics Processing – the IKV – the opportunity to establish hybrid processes for industrial lightweight applications. The system will expand our existing machinery in the AZL Technical Center and will be available as an important platform for lightweight production research at RWTH Aachen University.”

Being a Partner of the AZL, ENGEL has already been working closely with the AZL for many years as a Partner Company of the AZL Partner Network. Dr. Stefan Engleder, CEO of the ENGEL Group, emphasizes the importance of close collaboration with technical universities and especially with the AZL: “The AZL provides great conditions for industry-related research activities in the field of lightweight composites as it is characterized by a strong interdisciplinary approach. It benefits from the great infrastructure and the collaboration with well-known institutes of the RTWH Aachen University. ENGEL is looking forward to working together with the AZL on developing efficient lightweight composite mass production processes.”

In addition to the numerous composite and lightweight equipment at the RWTH Aachen Campus, the AZL Technical Center comprises large-scale equipment for the development of processes for lightweight production, such as a composite press from Schuler Pressen GmbH with 18,000 kN clamping force.

Das AZL wird seine Zusammenarbeit zu Composites in Gebäuden und im Infrastrukturbereich fortsetzen, nachdem es eine erste Markt- und Technologiestudie abgeschlossen hat, die neue Potenziale für Composite-Technologien in Bau- und Infrastrukturmärkten identifiziert hat. Ziel der neuen AZL Workgroup, die am 25. Januar 2018 erstmals zusammentritt, ist es, gemeinsam neue Anwendungen zu entwickeln und die Geschäftsentwicklung für Composites in diesen beiden Wachstumsmärkten zu unterstützen. Die Veranstaltung steht interessierten Unternehmen aus der Composite-Industrie sowie dem Bau- und Infrastrukturmarkt offen

Ziel des ersten Arbeitsgruppentreffens ist es, Erkenntnisse aus der Studie in eine langfristige Arbeitsgruppenzusammenarbeit zu überführen und Themen und Initiativen für die gemeinsame Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Prozess- und Fertigungstechnologien, Brandschutzvorschriften, Werkstoffe sowie Normen und Standards zu definieren. Industrielle Keynote-Präsentationen stellen diese Handlungsfelder vor und geben Einblicke in Bau- und Infrastrukturanwendungen für Verbundwerkstoffe. Darüber hinaus bietet das Treffen eine Plattform, um Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu vernetzen.

Dr. Amer Affan, CEO und Gründer von AFFAN Innovative Structures mit Sitz in Dubai, ist verantwortlich für verschiedene Composite-Projekte in Gebäudeanwendungen wie beispielsweise das Museum of the Future in Dubai: „Seit 2010 setzen wir strukturelle Composites im Bauwesen ein. Composites sind im Vergleich zu den traditionellen Baustoffen (Stahl, Beton, Holz und Aluminium) in der Tat ein Hightech-Werkstoff, aber in der konservativen und preissensiblen Bauindustrie sind sie noch nicht als solcher anerkannt. Das AZL, insbesondere sein Standort an der RWTH Aachen und seine Partnerfirmen, bieten eine gute Plattform, um den Einsatz von Verbundwerkstoffen im Bauwesen voranzutreiben.“

Das AZL hat zusammen mit mehr als 25 Unternehmen die gemeinsame Markt- und Technologiestudie zum Thema „Neue Potenziale für Verbundwerkstofftechnologien in Bau und Infrastruktur“ abgeschlossen und damit ein breites Wissen über das Geschäftspotential für Composite-Technologien in diesen beiden Wachstumsmärkten aufgebaut. In einem strukturierten Ansatz ermittelte die Studie die Schlüsselsegmente sowie die Technologien/Anwendungen mit dem höchsten Markt- und Technologiepotenzial. Analysen von 20 Marktsegmenten, die Untersuchung von 438 Anwendungen, Technologieanalysen von 25 Highlight-Komponenten und 11 detaillierte Business Cases wurden während der gesamten Studie erarbeitet. Neben Bedarfsanalysen für Werkstoffe und Fertigungstechnologien wurden neue Konzepte für effiziente, rentable Fertigungstechnologien und Kostenanalysen entwickelt. Mit der Workgroup wird das AZL diese Initiative einen Schritt weiter treiben mit dem Ziel, eine langfristige Kooperationsplattform für Verbundwerkstoffe in Bau- und Infrastrukturmärkten aufzubauen.

Justin Jin, CEO des koreanischen Unternehmens AXIA Materials, nahm an der Studie teil und ist Teil des AZL-Partner-Netzwerks: „Als Hersteller großflächiger thermoplastischer Composite-Platten und Composite SIP (Structural Insulated Panel) sind wir bestrebt, Composites in B&I-Anwendungen auf die effizienteste Art und Weise voran zu treiben. Die AZL-Studie über Gebäude und Infrastruktur bot uns eine hervorragende Vernetzung mit den wichtigsten Akteuren in diesem Geschäftsfeld und die Möglichkeit, unsere Produkte mit Schlüsselkomponenten von Partnern zu stärken. Die Studie vermittelte uns auch ein angemessenes Marktverständnis, einschließlich Marktgröße/Volumen in Zahlen, um den Wert unserer Technologie für die Bauindustrie zu belegen. Wir freuen uns darauf, diese ersten Erkenntnisse weiterzuverfolgen und gemeinsam mit dem AZL und seinen Partnern Anwendungen zu realisieren.“

Neben den Networking-Möglichkeiten bietet das Workgroup-Treffen die Möglichkeit, einen Einblick in die Aktivitäten des AZL-Netzwerks zu erhalten, das aus neun Forschungsinstituten am RWTH Aachen Campus und mehr als 80 Unternehmen aus 21 Ländern besteht. Im Rahmen einer optionalen Führung besuchen die Teilnehmer ausgewählte Institute auf dem Campus der RWTH Aachen. Die Veranstaltung steht allen interessierten Unternehmen offen und ist kostenlos.

Mehr Informationen zum Meeting und zur Studie:

Informationen zu AZL-Aktivitäten im Bereich Bau und Infrastruktur:
www.azl-lightweight-production.com/composites-buildings-infrastructure

Details und Registrierung zum Workgroup Meeting am 25. Januar 2018:
http://www.azl-lightweight-production.com/termine/1st-workgroup-meeting-buildings-infrastructure

Prof. Dr. Konstantin Kornev, Clemson University, USA, hat am Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH-Aachen University einen Vortrag über biologisch inspirierte, Faser-basierte Nanofluidik gehalten. In einem sehr lebendigen Vortrag zeigte er auf, wie durch Butterfly proboscis, eine flexible Faser, die als Fütterungsgerät von Schmetterlingen und Motten dient, die Rolle der Oberflächenmorphologie und Chemie dieser komplexen multifunktionellen Fasern zu verstehen ist. Hierbei konnte er mit Hilfe der Röntgenphasen-Kontrast-Bildgebung, der Hochgeschwindigkeitsoptischen Bildgebung und von magnetischen Sonden komplexe Mechanismen von Fluid- und Rüssel-Wechselwirkungen nachweisen. Mit den Grundprinzipien des Rüssel-Funktionierens demonstrierte er anschaulich in dem Vortrag, wie flexible Faser-basierte Sonden für den Transport von kleinen Mengen an Flüssigkeiten entworfen und produziert wurden. Garne aus Nanofasern mit entsprechender Porosität haben außergewöhnliche Fähigkeiten, unterschiedliche Flüssigkeiten zu transportieren. Einige Biotechnologie-Anwendungen von Faser-basierten Sonden wurden im Vortrag gezeigt.

Jochen Adler, Vice-President und Chief Technology Officer der Oerlikon Textile GmbH & Co. KG, überreichte im Mai Prof. Dr. Thomas Gries, Leiter des Instituts für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University, einen Oerlikon Barmag Take-Up Wickler als Teilschenkung. Der neue Wickler vom Typ ASW602 ersetzt den vorherigen Barmag Take-Up Wickler des Institutes und ist mit moderner Steuerungssoftware und Bedienoberfläche ausgestattet. Durch diese Modernisierung steht dem Institut für Textiltechnik ein Take-Up Wickler der neusten Generation für die vielfältigen Forschungsprojekte zur Verfügung. Der neue Wickler wird an den beiden Pilotschmelzspinnanlagen des ITA verwendet und gewährleistet die Übertragung neuer Erkenntnisse aus der Forschung und Entwicklung vom Labor- in den Pilotmaßstab. Dazu verfügt er über zwei Wickelpositionen und läuft mit Wickelgeschwindigkeiten von 2500 m/min bis 5500 m/min. Geeignet ist der neue Wickler für unterschiedliche Polymere von Polypropylen über Polyethylen, Polyester, Polyamid etc. und Garntypen wie z. B. Industriegarn, vorverstrecktes und vollverstreckte Garne.

„Wir bedanken uns herzlich für die großzügige Teilschenkung durch Oerlikon Barmag und die Unterstützung während der Inbetriebnahme des neuen Take-Up Wicklers“, freut sich Prof. Dr. Thomas Gries. „Durch die neue Ausstattung wird der Maschinenpark des Institutes auf einem modernen und leistungsfähigen Niveau gehalten.“ Und Chemiefasertechnik-Bereichsleiter Dr. Thorsten Anders ergänzt: „Dieser Wickler ist speziell auf die Anforderungen in der Chemiefaserforschung zugeschnitten. Er ermöglicht Forschung und Entwicklung auf dem Stand der Technik und die Produktion im Pilotmaßstab. Wir werden ihn für die Schmelzspinnanlagen im Einkomponenten- und Zweikomponenten-Spinnprozess verwenden. So können wir auf eine große Spanne an produzierbaren Garneigenschaften zurückgreifen.“

Im Juni 2017 startet die AZL Aachen GmbH in Kooperation mit dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen eine Konsortialstudie zu Hochleistungs-SMC. Ziel ist es, den Einsatz einer neuen Generation von SMC-Werkstoffen in der industriellen Anwendung voranzutreiben. Firmen entlang der gesamten SMC-Wertschöpfungskette sowie Firmen mit einem Interesse am SMC-Markt sind eingeladen, an der Studie teilzunehmen.

SMC (Sheet Molding Compound) ist seit Jahren die erste Wahl, um Metallkomponenten zu ersetzen. Um zusätzliche Gewichtseinsparungen sowie eine Reduktion der CO2-Emissionen zu erzielen, wird jedoch eine neue Generation von High-Performance-SMC (HP-SMC) notwendig, die aus kurzen oder kontinuierlichen faserverstärkten Systemen mit entweder Karbon- oder Glasfasern und speziellen Harzmassen besteht. Die SMC-Hochleistungsvariante zeichnet sich durch einen hohe Anzahl an Wechselwirkungen zwischen Material und Prozess aus, die Herausforderung und Chance zugleich sind.
Die konsortiale Markt- und Technologiestudie zu High-Performance SMC ( www.lightweight-production.com/go/hp-smc-study ) des AZL und IKV zielt darauf ab, das Verständnis dieser Wechselwirkungen zu weiten, indem detailliertes Wissen zu SMC-Anwendungen und -Technologie, zentralen Herausforderungen und technologischen Lösung zur Etablierung einer neuen SMC-Generation geboten wird. Dieses Wissen bietet die Basis, um Design-Richtlinien auszuarbeiten, zielgerichtete Entwicklung voranzutreiben und neue Geschäftsmöglichkeiten zu eröffnen.