IKV: Serientaugliche Verarbeitung von TP-FVK im Fokus der Forschung

Die FRIMO Group GmbH, Lotte, übergibt dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen eine innovative Anlage zur flexiblen Verarbeitung thermoplastischer faserverstärkter Kunststoffe (TP-FVK). Es handelt sich um eine serientaugliche Prototypenanlage, die gemeinsam von IKV und FRIMO entwickelt wurde. Diese Anlage besteht aus zwei getrennten Stationen, einer Heiz- und einer Konsolidierungsstation, die mit einem Shuttlesystem verbunden sind. So können mit dieser Anlagentechnik neben dem klassischen Stempelumformen auch verschiedene Diaphragma-Umformprozesse sowie die variotherme Direktverarbeitung von TP-FVK erforscht werden.

Die neue Anlage erlaubt es, Halbzeuge mit einer Größe von 500 x 750 mm zu verarbeiten und Bauteile mit einer Tiefe von bis zu 300 mm herzustellen. So können mit der am IKV entwickelten Inline-Imprägniertechnik maßgeschneiderte Preforms aus kostengünstigen Faser- und Thermoplasthalbzeugen mittels Filmstacking aufgebaut, in der Heizstation imprägniert und anschließend aus erster Wärme zu komplexen dreidimensionalen Bauteilen umgeformt werden. Zur Imprägnierung und Konsolidierung können Kräfte von bis zu 40 t aufgebracht werden. Die Möglichkeit, die Heizplatten auf bis zu 400 °C aufzuheizen, erlaubt die Verarbeitung einer großen Bandbreite an technisch relevanten Thermoplastmatrices.

Darüber hinaus können auch 3D-Preforms mittels variothermer Werkzeuge direkt ohne Umformung verarbeitet werden. Die innovative Werkzeugtechnik ermöglicht es, dank einer oberflächennahen Temperierung der Werkzeugeinsätze, Heiz- bzw. Kühlraten von bis zu 10 K/s zu realisieren. Für den Prozess der variothermen Konsolidierung liegt der besondere Zugewinn dieser neuen Anlagentechnik in den umfangreichen Möglichkeiten hinsichtlich der Prozessführung und des vollständig automatisierbaren Prozessablaufs.

Dipl.-Ing. Thomas Rübsam, Leiter Geschäftsfeld Composites bei FRIMO, betonte: „Solche gemeinsamen Projekte treiben die Entwicklung neuer Prozesstechniken für die Serienfertigung voran und ermöglichen es, Anlagenherstellern wie uns, neue Geschäftsbereiche zu erschließen und unsere Kompetenz im Bereich der faserverstärkten Kunststoffe auszubauen“. Prof. Dr.-Ing. Christian Hopmann, IKV-Institutsleiter, unterstrich die Wichtigkeit der Kooperation: „Diese hochmoderne serientaugliche Anlage ermöglicht es unseren Wissenschaftlern und Studierenden in den nächsten Jahren die thermoplastischen Composites weiterzuentwickeln. Das wird einer weiteren Ressourcenschonung dienen. Darüber hinaus eignet sich die Anlage hervorragend, um neue Werkstoffkombinationen und damit auch neue Bauteile für industrielle Anwendungen zu entwickeln“.