Konzepte für eine automatisierten Fertigung von Faserverbundbauteilen aus Langfasern
Zur
Realisierung komplexer Bauteilformen muss meist wegen wenig geeigneter
automatisierbarer Fertigungsverfahren auf das manuelle Laminieren
zurückgegriffen werden. Qualitätseinbußen,
hoher Personaleinsatz sowie oft
gesundheitsgefährdende Laminier-Arbeitsplätze sind
die Folge. Ziel des Vorhabens war es, das Handhaben und Auflegen
textiler Halbzeuge bei der Herstellung von
Faserverbund-Kunststoff-Bauteilen zu
automatisieren. Dabei sollte die Prozeßsicherheit und die
Qualität erhöht
werden. Verschiedene Handhabungskomponenten und Fügestrategien
sollten für ein
ausgewähltes Bauteil entwickelt, prototypisch realisiert und
erprobt werden.
Die Übertragbarkeit der Lösungen auf andere Bauteile
war dabei zu
berücksichtigen.
Projektergebnis:
Ein globaler Ansatz für eine automatisierte Fertigung
von Faserverbundbauteilen aus Langfasern wird in den folgenden
Schritten
deutlich:
- Tränken der Halbzeuge durch automatisierte Tränk-
oder Sprühverfahren,
- Konfektionierung der Halbzeuge durch automatisierte Trennverfahren,
- Greifen der Halbzeuge durch automatisierte Betriebsmittel,
- Legen und Drapieren der Halbzeuge durch automatisierte Betriebsmittel,
- Verdichten des Laminats durch Pressverfahren im
Niederdruckbereich sowie
- Entformen und Ablegen der Bauteile durch
automatisierte Übergabeeinheiten.
Am Produktionstechnischen Zentrum Berlin (PTZ) sind für den
Arbeitsschritt:
"Greifen der Halbzeuge" am Beispiel eines Fahrradrahmens aus
kohlefaserverstärktem Kunststoff, Lösungen erarbeitet
worden. Dabei
wurde ein biegeschlaffes, zugeschnittenes und mit
Harz vorgetränktes
Kohlefasergewebe mit einem Spezialnadelgreifer gegriffen und auf einen
drehbar
angeordneten Schaumkern abgelegt. So konnten beide Seiten des
Schaumkernes mit Gewebe belegt werden. Als Handhabungsgerät
agierte ein
Industrieroboter, der für die verschiedenen Gewebelagen
entsprechend
programmiert war.
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Fahrradrahmen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) |
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Das Belegen eines Schaumkernes mit Kohlefaser - Gewebe mit Hilfe eines Stoff - Greifers. Der Schaumkern liegt auf einem weiteren Greifer, der robotergeführt den einseitig mit Kohlefaser belegten Kern in eine Form einlegt. Dort wird dann die andere Seite des Schaumkernes mit Kohlefaser - Gewebe belegt.
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Bauteiluntersuchung mit Hilfe der Finiten Elemente Methode zur optimalen Gestaltung des Fahrradrahmens |