Gestrickte Verbundstoffe kommen in Mode
Faserverstärkte Verbundwerkstoffe mit thermoplastischer Polymermatrix sind gut zum Einsatz in den Sektoren Verkehr und Energie geeignet. Bislang umfasst die Herstellung derartiger Komposite das Verbinden einer Anzahl einfacher Einzelteile zu einem komplexen Ganzen, was einerseits arbeitsintensiv und zeitaufwendig ist und andererseits zu Strukturversagen führen kann. Das von der EU finanzierte Projekt MAPICC 3D (One-shot manufacturing on large scale of 3D up graded panels and stiffeners for lightweight thermoplastic textile composite structures) entwickelte einen One-Shot-Fertigungsprozess für 3D-Vorformen, bei dem all diese Verbindungsschritte weggelassen und somit die Fertigungszeiten verkürzt werden. Dieser automatisierte Prozess erlaubt im Einzelnen die Herstellung von Teilen aus Verbundfasern wie Glasfasern in komplexen Formen. Anders als bei der traditionell zur Fertigung von Kompositteilen eingesetzten Technologie liefert das dreidimensional Kompositstricken direkt aus der Strickmaschine Teile, die nicht geschnitten oder gefügt werden müssen. Das innovative Konzept von MAPICC 3D ermöglicht die präzise Lenkung der Fasern in drei Dimensionen auf eine vollständig miteinander verflochtene Weise ermöglicht, so dass deren mechanische Eigenschaften maßgeschneidert werden können. Die Modellierungswerkzeuge prognostizieren die endgültigen Eigenschaften konzipierter dreidimensionaler Vorformen und Komposite, was eine einfachere Gestaltung kundenspezifischer Endprodukte ermöglicht. Außerdem gewährleisten Sensor-, Rohr- oder Drahtintegration eine gute Steuerung der Vorformqualität während der Produktion oder eine Überwachung der Unversehrtheit des Komposits während des Einsatzes. Die Projektmitarbeiter entwickelten ein hocheffizientes automatisiertes und anpassbares Fertigungssystem für die hochvolumige Fertigung von textilen Vorformen. Bei den gestrickten Kompositen kombiniert man Ketteneintrag, Schusseintrag und Stricktechniken, um echte dreidimensionale Strickstrukturen zu erzeugen. Um die Realisierbarkeit des Produktionsprozesses zu demonstrieren, entwickelten die MAPICC 3D-Mitglieder unterschiedliche Prototypen, die mit dem Fahrzeugsektor und anderem Industriezweigen zu tun haben. Volvo ersetzte die Fahrersitzplatte seines Lastkraftwagens mit einem Stück gestricktem Glasfaserstoff, Coexpair entwickelte eine F-förmige Kompositstruktur unter Verwendung von gewebten Kohlenstofffasern, und Finieris produzierte Hochleistungsschichtholz, hergestellt aus Glasfaser und einer Polypropylen-Sandwichverbundplatte. Die Textiltechnologie von MAPICC 3D verbessert im Vergleich zur herkömmlichen zweidimensionalen Vorformtechnologie die Produktivität um 30 % und dient der Produktion kostengünstiger Komposite. Die entwickelten Leichtkomposite mit verbesserten mechanischen Eigenschaften sollen zukünftig Metallbauteile im Fahrzeug-, Eisenbahn- und Energiesektor ersetzen.
Schlüsselbegriffe
Stricken, 3D-Textilkomposit, dreidimensionaler Textilverbundstoff, aus Thermoplasten, thermoplastisch, MAPICC 3D, leicht, 3D-Vorformlinge
