Die Situation
Leichtbauteile aus Faserkunststoffverbünden (FKV) sind wichtig für die Auto- und Flugzeugindustrie. Eingesetzt werden dafür häufig textile Gelegestrukturen, die aus Hochleistungsmaterialien wie Carbon bestehen, um den Bauteilen besonders hohe Festigkeiten und Steifigkeiten zu verleihen. Solche Gelege können technologisch bedingt nur als Rollenware mit fester Warenbreite gefertigt werden. Die Warenbreite wird jedoch beim Zuschnitt für das spätere FKV-Bauteil nicht vollständig ausgenutzt. Bei der Verarbeitung zu FKV-Bauteilen entstehen daher bisher bis zu 50 Prozent Verschnitt. Das ist ökologisch und ökonomisch ein enormes Problem.
Das Projekt
Das Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik verfolgte daher die Idee, ein Schussfadensystem zu entwickeln, mit dem ein durchgängiger, aber über der Länge aus verschiedenen Materialien bestehender Schussfaden hergestellt werden kann. Das Ganze erfolgt während des Wirkprozesses und ohne Unterbrechung des Schusslegevorgangs. Entsprechend der Bauteilkontur kombiniert das System so Halte- und Verstärkungsfadenteil in einem Faden. Der Haltefadenteil wird jeweils in die gesamte Transportkette eingelegt. Der preisintensivere Verstärkungsfadenteil, bspw. aus Carbon, wird entsprechend „nur“ innerhalb des konturgerechten Halbzeugs abgelegt. Mit dieser Innovation ist es möglich, Preformen für FKV-Bauteile hochproduktiv und konturgerecht herzustellen. Die richtige Materialauswahl erlaubt es, den Haltefadenteil einfach abzutrennen und zu recyceln und senkt damit die Produktions- bzw. Materialkosten noch im Prozess der FKV-Herstellung. Die Technologie ist modular für jede Multiaxialkettenwirkmaschine nachrüst- und skalierbar und auch für hohe Produktionsgeschwindigkeiten geeignet.
Der Nutzen für den Mittelstand
Die Garn- und Gelegehersteller in Deutschland können mit dem neuen Verfahren sehr effizient Multiaxialgelege fertigen, die über perfekt an das Bauteil angepasste Verstärkungsstrukturen verfügen. Dank der recycling- und kostengerechten Auswahl der Fadenanteile können die Herstellungskosten eines FKV-Bauteils damit um rund 25 Prozent reduziert werden. Branchenübergreifend profitieren weiterhin mehr als 120 Unternehmen aus dem Leichtbausektor, also Hersteller von FKV sowie zahlreiche in diese Wertschöpfungskette involvierte Branchen und Weiterverarbeiter solcher Bauteile. Das neue Schussfadensystem ist prinzipiell auch für andere Flächenbildungsverfahren, wie Weben und Stricken, geeignet.
Ansprechpartner
Dr.-Ing. Lars Hahn
lars.hahn@tu-dresden.de
+49 351 463 348 69
Fördergeber
Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen des Programms zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" 20396 BR.