Innovative Verfahren zur Herstellung und Bearbeitung anspruchsvoller Leichtbauteile

Innovative Verfahren zur Herstellung und Bearbeitung anspruchsvoller Leichtbauteile

Vor dem Hintergrund eines steigenden Bedarfs an Ressourcen- und Energieeffizienz wird der Leichtbau immer wichtiger; er gehört zu den Schlüsseltechnologien der Zukunft. Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (kurz CFK, umgangssprachlich auch Carbon) ist dabei der ideale (Verbund-)Werkstoff mit großem Potenzial, da er eine besonders hohe Festigkeit bei gleichzeitig sehr geringem Gewicht aufweist. Insbesondere in der Luft- und Raumfahrt- und zunehmend auch in der Automobilindustrie, wo eine Gewichtsreduzierung unerlässlich ist, um den Kraftstoffverbrauch zu senken und klimaschädliche Emissionen zu reduzieren, gewinnen CFK-Komponenten mit verbesserten Produkteigenschaften weiter rasant an Bedeutung.

Um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden, stehen kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) bei der Fertigung hochwertiger CFK-Bauteile vor technischen Herausforderungen hinsichtlich Kosteneffizienz und Produktionsvolumen. Das deutsch-brasilianische CORNET-Projekt „MAI CompCar“ geht dieses Problem unter Federführung des AiF-Mitglieds Carbon Composites Leichtbau gGmbH vorwettbewerblich an und zielt darauf ab, die Wettbewerbsfähigkeit von KMU entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu stärken.

Verbesserung nahezu der gesamten Fertigungskette von CFK-Strukturbauteilen

Übergeordnetes Ziel des aktuell laufenden internationalen CORNET-Projekts ist die Entwicklung innovativer Fertigungsverfahren zur Herstellung und Bearbeitung dicker CFK-Bauteile (6-8 Millimeter) für anspruchsvolle Strukturanwendungen. Das Projekt gliedert sich in zwei Teilprojekte, die gleichzeitig in Deutschland und Brasilien durchgeführt werden. Der Fokus des brasilianischen Teilprojekts liegt auf der Entwicklung eines Formpressverfahrens von Verbundwerkstoffen aus schnell aushärtenden, mit Harz vorimprägnierten textilen Halbzeugen (sogenannter Prepregs) zur Weiterverarbeitung und Fertigung komplexer Strukturbauteile. Ziel des deutschen Teilprojektes ist die Entwicklung und Bereitstellung eines kosten- und qualitätsoptimierten Technologiesystems für die Bearbeitung dicker CFK-Bauteile mit komplexen Geometrien, einschließlich Hochleistungsfräswerkzeugen, sowie eines optischen Qualitätskontrollverfahrens.

Die Forschungsarbeiten in Brasilien und Deutschland, die voraussichtlich Ende Januar 2024 abgeschlossen sein werden, ergänzen sich gegenseitig und ermöglichen die ganzheitliche Entwicklung und Verbesserung nahezu der gesamten Fertigungskette von CFK-Strukturbauteilen: von der Herstellung des Rohmaterials (Prepregs) über das Formpressen bis hin zur Bearbeitung komplexer dickwandiger Strukturbauteile und einer Qualitätssicherung der gefertigten Teile. Dieses Wissen wird für verschiedene Anwendungen und Märkte einsetzbar sein und KMU nach Abschluss des Projekts flächendeckend zur Verfügung stehen. Die Projektergebnisse können KMU dabei unterstützen, „Trial-and-Error“-Ansätze zur Herstellung hochwertiger CFK-Teile durch Formpressen zu reduzieren und die Effizienz von Fräsvorgängen in der Nachbearbeitung zu steigern – und somit der wachsenden Nachfrage nach der Produktion dicker CFK-Strukturbauteile gerecht zu werden.

CORNET ermöglicht internationale Forschungskooperationen auf Basis der IGF

Das transnationale Fördernetzwerk CORNET (Collective Research Networking) verknüpft Förderprogramme verschiedener Länder und Regionen weltweit miteinander, um internationale Projekte der Gemeinschaftsforschung zugunsten kleiner und mittelständischer Unternehmen zu ermöglichen. CORNET basiert auf deutscher Seite auf der vorwettbewerblichen Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF), die aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) über die AiF gefördert wird. Zwei Ausschreibungsrunden pro Jahr, eine persönliche Antragsberatung und Unterstützung bei der Partnersuche sowie unbürokratische Lösungen und eine hohe Erfolgsquote zeichnen das Netzwerk aus. (be)

Forschungsvereinigungen:

• Composites United Leichtbau-Forschung gGmbH – CU LF (Deutschland)
• Society for the Advancement of Material and Process Engineering – SAMPE Brasil (Brasilien)

Forschungseinrichtungen:

• Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK – Fraunhofer IPK (Deutschland)
• Institute for Technological Research of the State of São Paulo – IPT (Brasilien)

(Quelle: AiF – Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Gueri­­­cke“ e.V.)