Werkzeugsysteme


Die Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen erfolgt mit Hilfe von Formwerkzeugen. Geschlossene und halbschalige Formwerkzeuge wie auch Kerne geben die Endgeometrie des Bauteils vor. Neue Erfordernisse an die Herstellprozesse (z. B. Zykluszeitenverringerung) und an das Bauteil (z. B. Optimierung der mechanischen Eigenschaften, Gewichtsverringerung) führen zu erhöhten Anforderungen an das Werkzeug. Die Integralbauweise ermöglicht das volle Leichtbaupotential von CFK auszuschöpfen. Dieser Designansatz führt zu komplexeren Geometrien u.a. auch mit Hinterschnitten und zu dem Einsatz von unterschiedlichen Materialien (Multimaterialansatz oder Hybridbauweise). Unterschiedliche Materialeigenschaften (z. B. spezifische Wärmeausdehnung) spielen bei der Auslegung eines Werkzeuges eine entscheidende Rolle. Durch Integration von Sensoren in das Werkzeug und das Bauteil werden die Prozessparameter überwacht und optimiert. Die so gesammelten Erkenntnisse führen zu kostengünstigen, effizienten und robusten Herstellungsprozessen. Mit in ein Bauteil integrierten Sensoren wird zusätzlich eine Funktionsintegration erreicht. Das Team „Werkzeugsysteme“ beschäftigt sich mit der Untersuchung neuer, innovativer Formwerkzeugen zur Herstellung von komplexen Teilen und mit der Integration von Sensorik.

Entfernbare Kernsysteme für Hohlbauteile

Hohlbauteile erreichen eine höhere Performance als gefügte Schalenelemente. Das Entwickeln und Evaluieren neuer Kernsystem für die Herstellung von Hohlbauteilen mit Hinterschnitten soll die Kosten senken und die mechanischen Eigenschaften verbessern. Unterschiedliche Prozessierungsverfahren wie z.B. RTM und Vakuumsackverfahren werden dabei berücksichtigt, um die bestmöglichen Eigenschaften zu erreichen.

Abbildung: Meier R, et al. Online Prozessüberwachungssysteme - Benchmark und Test-Studie. aus: Proceedings der FPCM-11 Konferenz. Auckland, Juli, 2012

Integration von Sensorik in das Formwerkzeug (Prozessüberwachung)

Die Aufzeichnung von Prozessparameter während der Fertigung von Composite-Bauteilen trägt zu einem gesteigerten Prozessverständnis bei. Dies ermöglicht es einerseits die Zykluszeiten zu reduzieren und andererseits die Qualität der gefertigten Bauteile zu verbessern. Hierfür integrieren wir Sensorik in das Formwerkzeug ebenso wie in die Preform und das spätere Bauteil.

Entwicklung von neuen, ganzheitlichen Formwerkzeugsystemen

Das Betrachten aller Einflüsse während des Herstellungsprozesses ist notwendig geworden, da diese die Eigenschaften des Endbauteils beeinflussen. Dabei werden die Zusammenhänge zwischen Prozessparameter und Geometrie auf die Bauteileigenschaften betrachtet. Ein weiterer Focus ist die Untersuchung von energieeffizienten Werkezugsystemen. Daher ist es unerlässlich geworden, das Formwerkzeugsystem vor jedem Produktionsstart gesamtheitliche zu betrachten.