Verbundwerkstoffe

Die Herstellung duroplastischer und thermoplastischer (Bio-)Verbundwerkstoffe findet am IfBB in enger Zusammenarbeit mit dem Anwendungszentrum HOFZET des Fraunhofer WKI mittels modernster Maschinen und Geräte statt. Neben der anwendungsorientierten Werkstoffentwicklung stehen hier parallel die Charakterisierung des Verarbeitungsverhaltens dieser neuartigen Werkstoffe und auch die Analyse der Zusammenhänge zwischen Materialzusammensetzung und Verarbeitungsverhalten im Vordergrund.

Technische Ausstattung:

  • Vakuuminfusionsanlage inkl. Zubehör
  • Rucks Handhebelheizpresse
  • Anlagen zur händischen Oberflächenmodifizierung von Garnen und Geweben sowie Einzelfasern
  • Doppelgreiferwebmaschine mit Jacquardtechnologie zur Herstellung ein- und mehrlagiger technischer Textilien
  • Faserspritzanlage
  • Diamantprobensäge
  • CNC-Fräse zur Probenvorbereitung
  • Rucks Unterkolbenpresse in Säulenbauart
  • Wasserstrahlschneidanlage
  • Ultra-Zentrifugalmühle ZM200

 

Rucks Handhebelheizpresse

Handhebelheizpresse, Quelle: IfBB
Handhebelheizpresse, Quelle: IfBB

Eine Handhebelheizpresse wird zur Herstellung von flächigen Prüfkörpern aus Langfaser-Verbundwerkstoffen eingesetzt. Diese lässt die Verarbeitung sowohl von Duroplasten als auch Thermoplasten (Organobleche) zu. Für rein duroplastische Werkstoffverbunde wird mit dem Vakuuminfusionsverfahren gearbeitet.

Technische Daten:

  • Pressfläche: 320×320 mm
  • Presskraft: 80 kN
  • Maximaler Druck: 280 bar
  • Flächendruck: 0,8 N/mm²
  • Temperatur: bis 410 °C (Dauertemperatur von 410 °C auf 2 h begrenzt)
  • Temperatur der Platten unabhängig voneinander einstellbar
  • Präzise Krafterzeugung: 0-80 kN
  • Maximale Öffnungskraft: 28 kN

Mögliche Anwendungsgebiete:

  • Organobleche zur Weiterverarbeitung für formgebende Bauteile
  • FKV für Leichtbauanwendungen, z. B. im Automobilsektor

Doppelgreiferwebmaschine mit Jacquardtechnologie zur Herstellung ein- und mehrlagiger technischer Textilien

Doppelgreiferwebmaschine mit Jacquardtechnologie, Quelle: Fraunhofer WKI | Jana Reinsch
Doppelgreiferwebmaschine mit Jacquardtechnologie, Quelle: Fraunhofer WKI | Jana Reinsch

Technische Daten:

  • Doppelgreifer
  • Jacquard-Aufsatz
  • Webbreite 50 cm
  • Spulengatter für 3.456 Spulen

Herstellungsmöglichkeiten technischer Gewebe:

  • Zweidimensionale Gewebe
  • Abstandsgewebe (Abstände bis 40 mm)
  • Integration von Matrixgarnen im textilen Halbzeug
  • Mehrlagengewebe
  • Hybridgewebe
  • Funktionsintegration
  • Lastpfadgerechte Herstellung von Hybridfaserverbundwerkstoffen

Einsatzgebiete:

  • Entwicklung anwendungsspezifischer textiler Halbzeuge aus hybriden Materialsystemen
  • Bereitstellung kostenoptimierter, nachhaltiger Hochleistungsverbundwerkstoffe mit möglichst hohem biogenem Anteil
  • Kombination aus Biokunststoff-, Natur-, Glas-, Carbon- und synthetischen Polymerfasern
  • Recyclierbarkeit

Faserspritzanlage

Faserspritzanlage, Quelle: Fraunhofer WKI, Carsten Asshoff
Faserspritzanlage, Quelle: Fraunhofer WKI, Carsten Asshoff

Technische Daten und Ausstattung:

  • Reproduzierbares, industrielles Schneiden von Naturfasern, Kohlenstofffasern, Hybridfasern, spröden Fasern (Glas, Basalt), zähelastischen Fasern (thermoplastischen Kunststofffasern) etc.
  • Transport von vier Garnen bzw. Rovings gleichzeitig über separate Schläuche
  • Schnittleistung je nach Faserart: 5 bis 25 kg/h
  • Prozesssichere Faserlänge: 1-100 mm
  • Stufenlos variable Schnittlänge im laufenden Prozess
  • Einsatz handelsüblicher sowie neuentwickelter Polymermatrices (Epoxid, Polyurethan usw.)
  • Verarbeitung von 2K-Harzsystemen
  • Viskosität: < 3.000 mPas
  • Bauteilgewicht: bis max. 400 kg
  • Bauteilgröße: bis ca. 1.000 mm x 1.000 mm

 

Einsatzgebiete:

  • Ressourcenschonende und verschnittarme Produktion
  • Herstellung großflächiger und komplexer Bauteile
  • Kosteneinsparung durch endkonturnahe Fertigung
  • Prozessstufen wie Erzeugen eines Textils, Zuschnitt und Drapieren entfallen
  • Einzigartige Bauteileigenschaften durch gezielte Anpassung des Flächengewichts und der Faserschnittlänge an die Bauteilgeometrie ("Tailored Composites")
  • Lokale, spezifische Eigenschaftsprofile eines Bauteiles gemäß Bauteilbelastung
  • Einzigartige Kombination bis dato industriell nicht schneidbarer Fasern bei variabler Schnittlänge und gleichzeitigem »Harzbeaufschlagen« (nasse Fasern spritzen) in Anwendungen 2D, 2 ½ D und 3D
  • Einbringen von Inserts ins Bauteil, wie z. B. Verbindungselemente, Gewinde usw.
  • Senkung der Investitions- und Produktionskosten
  • Leichte Integration in bestehende Fertigungslinien

Rucks Unterkolbenpresse in Säulenbauart

Funktion: Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) bestehend aus textilen Halbzeugen und aus thermoplastischer/duroplastischer Matrix sowie Thermoformprozesse

Technische Daten:

  • Nennpresskraft 1.000 kN
  • hydraulischer Druck (einstellbar) 32 – 320 bar
  • Presskraftbereich 100 bis 1.000 kN
  • Heizplattengröße von 500 mm x 500 mm
  • max. Werkzeugabmessungen 700 mm x 500 mm
  • Temperatur bis 300 °C über 9 separat regelbare Heizzonen
  • Regelgenauigkeit: +/- 1 K (bei 160 °C) und +/- 2 K bei 250 °C
  • einstellbaren Kühlgradienten bis max. 20 K/min (im Bereich von 300 °C bis 130 °C)
  • Schließgeschwindigkeit 90 mm/s
  • Pressgeschwindigkeit 1,5 – 2,5 mm/sÖffnungsgeschwindigkeit 90 mm/s
  • Möglichkeit bis zu 60 aufeinanderfolgende Technologie-Schritte zur Programmierung des gesamten Pressvorgangs

Einsatzgebiete: Thermoplastische faserverstärkte Kunststoffe (so genannte Organobleche) zur Weiterverarbeitung für formgebende Bauteile sowie FKV für Leichtbauanwendungen. Automatisierte Kombination mit Spritzgießverarbeitung für formschlüssiges An- oder Hinterspritzen umgeformter Bauteile.

 

Wasserstrahlschneidanlage

Wasserstrahlschneidanlage
Wasserstrahlschneidanlage, Quelle: IfBB

Funktion: Durch das Wasserstrahlschneiden können praktisch alle Materialarten rein mechanisch und ohne thermische Einbringung hochpräzise bearbeitet werden. Für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe wird in der Regel reines Wasser zum Wasserstrahlschneiden genutzt, bei Bedarf kann dem Wasser ein hartes pulverförmiges Material zugesetzt werden, um Abrasivschneidvorgänge zu realisieren.

Technische Daten:

  • Arbeitsbereich X/Y-Achse: 2.020 x 1.020 mm
  • Arbeitsbereich Z-Achse: 200 mm
  • Schneidgeschwindigkeit: 1 bis 30.000 mm/min
  • Positionier- und Wiederholgenauigkeit: +/- 50 µm
  • Pumpendruck: 300 bis 3.800 bar (stufenlos)
  • Auflagegewicht: max. 1.000 kg/m²

Paternoster

Paternoster; Quelle: IfBB/Omafodezi
Paternoster; Quelle: IfBB/Omafodezi

Im Paternoster stehen 49 Lagerplätze für Textil-Rollen mit einem Durchmesser von bis zu 30 cm und einer maximalen Breite von zwei Metern zur Verfügung. Das acht Meter hohe Lagersystem bietet zudem eine automatische Ansteuerung der einzelnen Textil-Rollen.

 

Zuschneidetisch

Technische Daten:

  • Standard-Arbeitslänge: 1200, 2000, 2500, 3200 mm
  • Standard-Arbeitsbreite: 1400, 1600, 1800, 2200, 2600, 2800, 3200, 5000 mm
  • Arbeitshöhe: 880 mm +/- 40 mm
  • Max. Schneidhöhe (materialabhängig): 50 mm
  • Positioniergeschwindigkeit: 120 m/min
  • Schneidgeschwindigkeit: 100 m/min
  • Max. Beschleunigung: 2 g
  • Wiederholgenauigkeit: 0,1 mm
  • Datenformat: ISO; Gerber-Standard-Datenformat
  • Geräuschentwicklung: < 85 dB (A)
  • Umgebungstemperatur: 15 bis 35 °C
  • Umgebungsbedingungen: < 80 %
  • Steuerung: ProCom CNC300ET
  • Gewicht: ca. 850 kg

Ultra-Zentrifugalmühle ZM200

Quelle: IfBB

Die leistungsstarke Ultra-Zentrifugalmühle ZM 200 bietet ein Höchstmaß an Zerkleinerungsleistung. Sie wird zur schnellen Feinzerkleinerung von weichen bis mittelharten und faserigen Materialien eingesetzt. Dank des umfangreichen Zubehörs mit verschiedenen Rotoren, Ringsieben und Kassetten kann die ZM 200 an viele unterschiedliche Zerkleinerungsaufgaben angepasst werden. Mahlgut, das sich bei normalen Raumtemperaturen nur schwer oder gar nicht zerkleinern lässt, kann kalt vermahlen werden. Eine Vorversprödung mit flüssigem Stickstoff (-196 °C) oder die Mischung mit Trockeneis erlaubt die Zerkleinerung von weichen und elastischen Materialien durch die Verbesserung des Bruchverhaltens.  

Technische Daten:

  • Einsatzgebiet: Feinzerkleinerung
  • Aufgabegut: weich, mittelhart, spröde, faserig
  • Zerkleinerungsprinzip: Prall, Scheren
  • Aufgabekorngröße*: < 10 mm
  • Endfeinheit*: < 40 µm
  • Charge/Aufgabemenge*: 4500 ml mit Zyklon
  • Drehzahl bei 50 Hz (60 Hz): 6,000 - 18,000 min-1, frei wählbar
  • Rotorumfangsgeschwindigkeit: 31 - 93 m/s
  • Rotordurchmesser: 99 mm
  • Rotortypen: 12-Zahn-Rotor
  • Auffangbehälter: 5000 ml mit Zyklon