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InSiTe

Methode zur In-Situ Erfassung von wirkzonennahen Temperaturverläufen für das laserbasierte Automated Fiber Placement 

Das laserbasierte Automated Fiber Placement (AFP) ermöglicht bei Verwendung von thermoplastischen Matrixwerkstoffen die in-situ Herstellung von Faserverbundstrukturen, sodass ein energieintensiver Autoklavprozess entfallen kann. Zusätzlich ergeben sich weitere Vorteile durch eine verbesserte Recyclierbarkeit sowie stoffschlüssige Verbindungstechniken. Die Herausforderung besteht allerdings darin, dem Autoklavprozess gleichwertige mechanische Eigenschaften zu erzielen. Die Fügefestigkeit wird durch eine thermisch-mechanische Prozessführung, die im Idealfall auf der Kenntnis der thermisch-mechanischen Zustände in der Fügezone beruht, eingestellt. Über bekannte Modelle lassen sich dann die interlaminaren Festigkeiten vorhersagen, sodass zeit- und kostenintensive Prüfmethoden minimiert werden können und ggfl. bereits im Prozess eine Nachbesserung der Qualität durchgeführt werden kann. Ein Problem stellt dabei die prozessbegleitende Erfassung der Temperaturhistorie in der Fügezone dar. Während die Temperatur vor und nach der Fügezone bspw. durch IR-Thermographie erfasst werden kann, ist die Fügezone durch die Konsolidierungsrolle verdeckt. In das Laminat eingebrachte Thermoelemente oder faseroptische Sensoren messen die Temperatur nur punktuell und werden ausschließlich zur Modellvalidierung genutzt, wobei sie allerdings gleichzeitig als Störstellen agieren und daher die Temperatur über-, bzw. unterschätzen. Dementsprechend existiert aktuell keine Methode, empirisches Wissen über die Temperaturhistorie innerhalb der Fügezone im kontinuierlichen AFP-Prozess zu erlangen. Aus diesem Grund wurde in eigenen Vorarbeiten eine neue Messmethode konzipiert, bei der die Konsolidierungsrolle mit faseroptischen Rayleighsensoren ausgestattet wird. Hierdurch entsteht eine dehnungssensitive Mantelfläche, die kontinuierlich Kontakt mit der Fügezone hat und somit die Erfassung von thermisch-mechanischen Zuständen ermöglicht.

Ziel dieses Projektes ist es daher, die thermisch-mechanische Sensitivität der Rayleigh-Sensoren, die in eine für das AFP typische, formadaptive Konsolidierungsrolle eingebettet werden, zu erforschen und damit die Messmethode für die Temperaturerfassung im laserbasierten AFP zu befähigen. Hierzu werden experimentelle Untersuchungen zur Fasereinbettung und der sich daraus ergebenden thermischen und mechanischen Sensitivitäten durchgeführt. Die Erkenntnisse werden zur Kompensation von mechanischen sowie thermischen Störgrößen genutzt, sodass die verbleibenden Dehnungen als thermische Dehnungen vorliegen. In weiteren Untersuchungen wird eine modellgestützte Methode zur Kalibrierung der sensitiven Konsolidierungsrolle erarbeitet, indem die thermischen Dehnungen mit den Temperaturverläufen in einen Zusammenhang gebracht werden. Durch die Kombination der Störgrößenkompensation mit der modellgestützten Kalibrierung wird die Temperaturerfassung in einem kontinuierlichen, rollenbasierten Fertigungsprozess, wie z. B. dem laserbasierten AFP, ermöglicht.

 

Förderer: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

Laufzeit: 2023-2025

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FASTHER

Numerische und experimentelle Untersuchung der Betriebsfestigkeit von geschweißten thermoplastischen FKV-Strukturen unter Berücksichtigung von Eigenspannungen

Thermoplastische Matrices in Faserverbundstrukturen sind in den letzten Jahren zunehmend in den Fokus der Forschung gerückt, da sie gegenüber duromeren Matrices einen entscheidenden Vorteil aufweisen: die Schweißbarkeit. Diese bietet ein hohes Potential, z.B. hinsichtlich Gewichtsreduzierung, Taktzeitverkürzung und der gerade heutzutage so bedeutsamen Rezyklierbarkeit. Wenngleich verschiedene Schweißverfahren Gegenstand der Forschung sind und zum Teil bereits in industriellen Anwendungen zum Einsatz kommen, ist das grundsätzliche Wirkprinzip der Verfahren sehr ähnlich. Durch Eintrag von Wärme im Bereich der angestrebten Fügezone wird die Matrix aufgeschmolzen. Unter Einwirkung eines von außen applizierten Drucks auf die Fügepartner während der Abkühlung werden diese anschließend zu einem Bauteil verbunden. In eigenen numerischen Simulationen im Rahmen des Projektes JoinThis konnte bereits gezeigt werden, dass infolge des Abkühlprozesses, Eigenspannungen in der Fügezone und deren Umgebung auftreten, welche eine Vorschädigung der Matrix bewirken. Vor allem für zyklisch belastete Komponenten prägen sich somit potentiell lebensdauer-verringernde Vorschädigungen aus, welche in der Dimensionierung von derart belasteten Komponenten zu berücksichtigen sind.

Ziel des Projektes FASTHER ist das Schädigungsverhalten von geschweißten thermoplastischen Faserverbundstrukturen hinsichtlich zyklischer Belastung unter Berücksichtigung von thermischen Eigenspannungen systematisch zu untersuchen. Die zentrale Forschungshypothese ist, dass ein Verfahren zur rechnerischen Lebensdauervorhersage von geschweißten faserverstärkten Thermo-plasten auf Basis der Finite-Elemente-Methode erstellt werden kann. Mit Abschluss des Projektes steht erstmals eine Detailmodellierung der Ermüdungsschädigung von geschweißten thermoplastischen Faserverbundstrukturen zur Verfügung, welche wertvolle Erkenntnisse hinsichtlich der rechnerischen Dimensionierung im Flugzeugbau liefert. Darüber hinaus wird das Verständnis zur numerischen Modellierung der Ermüdung von FKV erweitert sowie ein wesentlicher Beitrag zu Möglichkeiten der experimentellen Gewinnung von Validierungsdaten mithilfe faseroptischer Sensoren geleistet.

Förderer: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

Laufzeit: 2022-2025

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Open-Acces-Artikel über das kontinuierliche Drapieren formkomplexer Faserverbundstrukturen erschienen: Development of a Shape Replicating Draping Unit for Continuous Layup of Unidirectional Non-Crimp Fabrics on Complex Surface Geometries

The manufacturing of large-scale structural components is still dominated by manual labor in many sectors of the modern composite industry. Efforts are being made to establish an automated layup technology for complex structural elements. Processing dry non-crimp fiber fabrics (NCF) offers great cost opportunities and high deposition rates, compared to prepreg-based technologies like automated fiber placement (AFP). Here, the fabric architecture is considered during the draping of the plane textile on curved surfaces. In this paper, the development of a draping unit for balancing fabric tension and consolidating continuously across the layup width is presented. We introduce a geometrical process model to achieve a fabric-friendly draping of the used unidirectional NCF. The shape of the resulting draping front depends on the surface geometry, the shearing of the previously laid-up textile, and the positioning of the material feed. To consolidate the fabric at the altering draping front in an automated layup process, the shape of the continuous consolidation element can be controlled by the elongation of serial soft actuators, manipulated by parallel robot kinematics. The shape replication ability of the draping unit is promising for the implementation of a continuous, fabric-friendly draping process for complex surface geometries.

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Innovative Legetechnologie: Flexible Fertigung formkomplexer Faserverbundstrukturen

Wie kann die Fertigung fortschrittlicher Großstrukturen im Faserverbundleichtbau wirtschaftlich automatisiert werden? Ist der Laminierprozess mit textilen Faserhalbzeugen auch bei formkomplexen Strukturkonzepten maschinell realisierbar? Diesen Fragestellungen stellt sich das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover im Verbund mit den Technischen Universitäten Clausthal und Braunschweig im Forschungszentrum CFK-Nord in Stade. Das Ergebnis einer dreijährigen Forschungs- und Entwicklungsarbeit ist eine innovative Legetechnologie, die unterschiedliche Trockenfasertextilen in einem kontinuierlichen Prozess konfektioniert, imprägniert und fasergerecht in Formwerkzeuge auch mit hoher Formkomplexität ablegt.

Legetechnologien wie das Automated-Fiber-Placement (AFP) sind in der Luft- und Raumfahrtindustrie etablierte Fertigungsverfahren zur Herstellung von Hochleistungs-Faserverbundstrukturen. Die darin eingesetzten vorimprägnierten Faserhalbzeuge (Prepreg) sind jedoch in der Herstellung sehr kostenintensiv, müssen bis zu ihrer Verarbeitung gekühlt gelagert werden und erreichen die gewünschten Materialeigenschaften nur durch die Aushärtung im Autoklaven, einem beheizbaren Druckbehälter. Der Lagenaufbau mit trockenen Fasertextilien erfolgt hingegen in kostensensitiveren Industriebereichen wie dem Energiesektor oder Transportwesen weitestgehend händisch bevor dieser im Infusionsverfahren imprägniert wird. „Zu Projektbeginn haben wir innerhalb einer anwendungsübergreifenden Anforderungsanalyse u. a. die Produktion von Windturbinenflügeln angesehen und waren erstaunt, dass die bis zu 100 Meter langen Formwerkzeuge vollständig von Hand belegt wurden“, berichtet Projektmitarbeiter Simon Werner vom IFW.

Ziel des EFRE-geförderten Projekts FlexProCFK war die Entwicklung einer Technologie zum kontinuierlichen Nassdrapieren trockener Textilbahnen auf individuellen Strukturbauteilen. Hierbei soll das Drapiersystem flexibel auf die Ansprüche unterschiedlicher Anwendungsfelder konfigurierbar und die Technologie skalierbar sein. Demonstriert wurde die Technologie zunächst an einem neuartigen Strukturkonzept mit diagonalversteiftem Flugzeugrumpf. Besonderheit der bionisch anmutenden Versteifungsarchitektur ist ihre individuell an die Belastungssituation im zugehörigen Rumpfsegment angepasste Gestalt, sowie die Berücksichtigung textilspezifischer Fertigungsrestriktionen bei der Strukturauslegung. Projektmitarbeiter Werner: „Mit dem neuartigen Strukturkonzept und der im Projekt umgesetzten Fertigungstechnologie können wir zukünftig das Hautfeld und die Versteifungsstruktur von Flugzeugrümpfen ohne zusätzliche Nietverbindungen fügen. Mit unserer Technologie fertigen wir über die direkte Ablage der Versteifungen auf der noch unausgehärteten Rumpfaußenhaut ein Integralbauteil.“

Das Drapiersystem haben die Forscher modular aufgebaut. Das Faserhalbzeug kann vor dem eigentlichen Drapiervorgang in mehreren aufeinander folgenden Schritten vorbereitet werden. Das Textil wird dabei in seinen Drapiereigenschaften durch Vorfixierung eines Thermoplastbinders beeinflusst, auf seine Endkontur zugeschnitten und mit einer duroplastischen Matrix im Mehrdüsen-Sprühauftrag imprägniert. Herzstück der Technologie ist das letzte Modul in der Kette, das Drapiermodul. Es platziert das Faserhalbzeug auf nahezu beliebig gekrümmten Oberflächen in textilgerechter Weise. Werner: „Herausfordernd bei der Entwicklung war dabei nicht nur die Konturnachbildung der unterschiedlichen Oberflächen. Es mussten auch die Umformmechanismen des Textils während des Drapierens berücksichtigt werden“. Basierend auf einem kinematischen Textilmodell haben die Wissenschaftler den Ablageprozess simulativ nachgebildet und numerisch untersucht. „Dabei hat sich gezeigt, dass für die Umformung des Textils ein Spannungsausgleich über die Textilbreite erforderlich ist, den wir über die Ablage an einer ‚geometrieadaptiven Drapierlinie‘ realisieren konnten“, erläutert Werner.

Zur kontinuierlichen Konsolidierung des Faserhalbzeugs an der sich stetig ändernden Drapierlinie wurde ein innovatives Roboterkonzept entwickelt. „Druckluftbetriebene Kontinuumsaktoren aus dem Bereich der Soft-Robotik knicken antagonistisch zwischen positionsgebenden Zweiachs-Kinematiken aus und bilden so den gewünschten Konturzug ab“, so Werner. Das aus Elastomeren Pneumatikaktoren bestehende System stellt aufgrund der hohen Flexibilität jedoch eine Herausforderung für die Steuerungs- und Regelungstechnik dar. Steuerungsziel ist dabei der Erhalt eines gleichmäßigen Oberflächenandrucks im dynamischen Legeprozess.

Künftig soll das Legesystem seine Funktionalität in weiteren Anwendungsfeldern unter Beweis stellen. Mit den assoziierten Partnern M&D Composites Technology GmbH und SCHOTTEL HYDRO GmbH wird in dem durch den Europäischen Fond für Regionale Entwicklung geförderten Forschungsprojekt „AutoBLADE“ die Herstellung von Strukturen mit einem hohen Aspektverhältnis, wie bspw. den Rotorblättern von Gezeitenströmungsturbinen, erforscht.

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#CARBON-KITEBOARD #Worldtour #ECCM

Kurz nach Fertigstellung des im Automated-Fiber-Placement hergestellten Kiteboards wurde es bereits vom 24. bis 28. Juni 2018 auf der 18. European Conference on Composite Materials (ECCM) in Athen am Messestand der Firma GOM GmbH (www.GOM.com) aus Braunschweig ausgestellt. Die optischen 3D-Messsysteme von GOM werden in der Forschergruppe für verschiedenste Messaufgaben eingesetzt und liefern präzise Geometrie- oder Verformungsdaten.

Das Carbon-Kiteboard wird zur Demonstration der im Projekt „Multilayer-Inserts“ entwickelten CFK-Metall-Hybrid Krafteinleitungselemente für Sandwichstrukturen eingesetzt und auf künftigen Veranstaltungen der Forschergruppe zu sehen sein.

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Neues YouTube-Video: Thermische Überwachung von Automated-Fiber-Placement-Prozessen[

Im Forschungsprojekt Therm-O-Plan wird eine neue Methode zur Überwachung des Automated-Fiber-Placement-Prozesses entwickelt. Sie basiert auf einer thermischen Analyse des Legeprozesses. Zu diesem Zweck wurde u. a. eine Infrarotkamera in den von der Forschungsgruppe entwickelten Legekopf integriert. Im Zuge dieser Versuche ist ein Video entstanden, dass die Funktionsweise des Prozesses sowie das Potenzial der Überwachungsmethode aufzeigt.

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Arbeitskreisreffen des SPP1712 in Paderborn

Zum vorletzten Mal trafen sich am 16. und 17. Januar 2017 die Mitglieder des Schwerpunktprogrammes 1712 in Paderborn in den Räumlichkeiten des Instituts für Leichtbau mit Hybridsystemen (ILH). Die laufende Förderperiode endet Mitte des Jahres und alle Projektpartner haben die Möglichkeit, sich im Rahmen einer zweiten Förderperiode Mittel für weitere drei Jahre zu sichern. Dementsprechend wurden im Laufe der letzten sechs Monate große Fortschritte in den Teilprojekten erzielt, sodass es von allen Teilnehmern einiges zu berichten gab. Von unserer Seite konnten Erkenntnisse der Grenzschichtuntersuchung sowie erste Versuche zur automatisierten Ablage von MLI in Automated Fiber Placement gezeigt werden. Außerdem präsentierten wir die Ergebnisse von Zugversuchen, in welchen unsere MLI Kräfte von bis zu 20 kN in ein dünnwandiges Laminat einleiten konnten. Am Abend ließ es sich das ILH nicht nehmen, uns im Paderborner Brauhaus großzügig zu verköstigen.

Der zweite Tag stand ganz im Zeichen der kommenden Förderperiode und der Zusammenarbeit innerhalb des Schwerpunktprogrammes. Neben verschiedenen gemeinsamen Untersuchungen im Bereich der Hybridisierung wurde beschlossen, zum Ende des Projektes einen gemeinsamen Demonstrator zu realisieren. In diesen werden die Ideen der einzelnen Teilprojekte einfließen, um so anschaulich das Gesamtergebnis des Schwerpunktprogrammes präsentieren zu können. Das nächste Arbeitskreistreffen findet im Juni am wbk Institut für Produktionstechnik in Karlsruhe statt und ist sowohl Abschlusskolloquium der laufenden Förderperiode als auch Kick-Off-Veranstaltung für den zweiten Zeitraum. Wir wünschen allen Projektpartnern viel Erfolg für die verbleibenden Monate und hoffen, dass wir in Karlsruhe in der bestehenden Konstellation den Startschuss für weitere drei Jahre Forschung auf dem Bereich der intrinsischen Hybride geben können.

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ProDesign

Integrierte Methode für Prozessplanung und Strukturentwurf im Faserverbundleichtbau

Das Projekt verfolgt die Forschungshypothese, dass es mit einer angepassten Methode möglich ist, Leichtbaustrukturen aus Faserkunststoffverbundwerkstoffen so zu entwickeln, dass sie sich nicht nur durch geringe Masse auszeichnen, sondern auch effizient herstellbar sind. Es werden somit die im Vergleich zu Metallbauweisen hohen Entwicklungs- und Fertigungsaufwände verringert.

Es wird eine Methode entwickelt und untersucht, die es ermöglicht, automatisiert effizient herstellbare Hochleistungsfaserverbundstrukturen zu entwerfen. Hierbei soll sowohl die konstruktive als auch die fertigungstechnische Ausgestaltung erfolgen und gleichzeitig deren Wechselwirkungen berücksichtigt werden. Die Güte einer Lösung wird dementsprechend über konstruktive Kriterien (Masse) und Fertigungskriterien (Herstellkosten) bewertet. Verglichen mit konventionellen Vorgehensweisen sorgt dabei eine frühzeitige Einbeziehung von Fertigungsaspekten für die Vermeidung kostenintensiver Iterationen in späteren Phasen des Entwicklungsprozesses. Während in konventionellen Prozessen in der Konzeptphase aufwandsbedingt nur eine eingeschränkte Anzahl von Lösungen ausgewählt werden kann, da diese im Weiteren vollständig konkretisiert werden, bietet die Methode die Möglichkeit, eine deutlich größere Anzahl sich konstruktiv und fertigungstechnisch unterscheidender Konzepte einzubeziehen. Der Gesamtaufwand der Lösungsfindung wird beschränkt, indem die Lösungen in der Entwurfsphase parallel schrittweise konkretisiert werden. Die Anzahl betrachteter Lösungen wird verringert während der Aufwand der eingesetzten Auslegungs- und Bewertungsmethoden ansteigt, sodass aufwändige Methoden nur für eine kleine Menge von Lösungen eingesetzt werden, die sich zuvor in Auswahlprozessen qualifiziert haben.

Als Anwendungsbeispiel dient die Entwicklung einer Flugzeugrumpfstruktur aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), da hier extreme Anforderungen vorliegen, die nur optimal erfüllt werden können, wenn eine stark verzahnte Vorgehensweise angewendet wird.

Die Arbeiten bauen auf Vorarbeiten einer bereits seit 2010 erfolgreich entwickelten interdisziplinären Forschungskooperation der Institute im Bereich der Hochleistungsproduktion von CFK-Strukturen auf.

Förderer: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Laufzeit: 2015-2018

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Multilayer Inserts

CFK-Metall-Hybrid Krafteinleitungselement für hochbelastete Faserverbundstrukturen

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine intrinsische Hybridschnittstelle und ihren Fertigungsprozess zu entwickeln und zu erforschen, deren belastungsoptimierter lagenweiser Aufbau eine gleichmäßige Krafteinleitung am Übergang von metallischen Strukturen in hochbelastete, komplexe Faserkunststoffverbundstrukturen erlaubt. Hierzu wird ein intrinsisch hergestellter mehrlagiger Einleger (Multilayer-Insert MLI) entwickelt, der eine neuartige Schnittstelle für diese partielle Strukturanbindung bildet. Die hier betrachteten FKV-Strukturen können zukünftig beispielsweise im Flugzeugbau oder auch im Automobilbau eingesetzt werden.

Im intrinsischen Hybridisierungsprozess werden mehrere aufeinander folgende metallische Einzellagen im generierenden Lagenaufbau des Automated Fiber Placement-Prozesses (AFP) sukzessive in einem automatisierten Ablegeprozess zu einem MLI aufbaut. Die Orientierung der Einzellagen, deren Form und auch deren Materialeigenschaften sind jeweils an die Anforderungen der Schnittstelle optimiert. Die Integration des MLI vermeidet eine Aufdickung des Laminats.Das Anschauungsbeispiel zeigt die Idee des neuen MLI (b) im Vergleich zu einem konventionellen Insert (a). Das MLI baut auf einer Grundplatte z. B. mit einem zentrierenden Stehbolzen auf. Mit fortschreitendem Ablageprozess werden weitere Einzellagen des MLI zentriert auf den darunter befindlichen Lagen aufgesetzt. Ihre Form orientiert sich an der Faserausrichtung in den benachbarten FKV-Lagen. Um den Einschränkungen des AFP-Prozesses beispielsweise durch einen zentrierenden Bolzen Rechnung zu tragen, befinden sich in seiner Umgebung Materialzusätze, die den Bereich ausfüllen, der vom Legekopf nicht mehr erreicht werden kann. Sie sind hier so gestaltet, dass die Tows um sie herum abgelegt werden (c) oder bis zu einem zusätzlichen Prepreg-Patch an den Bolzen herangelegt werden können (d).

Zur Erreichung des Entwicklungsziels erfolgt eine enge Zusammenarbeit zwischen der Simulation und Auslegung, der Werkstoffwissenschaft und der Produktionstechnik. Es wird der Prozess der Hybridisierung innerhalb der Herstellung von FKV-Strukturen mittels AFP-Technologien und einem neu konzipierten Endeffektor zur prozessintegrierten Ablage der metallischen Einzellagen des MLI entwickelt und untersucht. Zur Steigerung der Prozesssicherheit bei der Herstellung von komplexen Strukturen wird ein simulationsgestützter Überwachung- und Regelungsansatz erarbeitet und in das System implementiert. Es werden speziell für die besonderen Anforderungen der Lasteinleitung senkrecht zur Ebene des Laminates Materialien für die Einzellagen des MLI bestimmt und qualifiziert sowie das Grenzschichtverhalten der Materialkombination im FKV ermittelt. Für die Auslegung der MLI als Hybridisierungselement werden Modelle des Materialverhaltens im Prozess und in der Anwendung entwickelt. Mit Berücksichtigung dieser Modelle werden Berechnungsmodelle zur lastoptimalen Auslegung und Gestaltung von MLI-Einzellagen und zur Ermittlung des Einflusses von MLI auf das Tragverhalten hybridisierter Hochleistungs-Laminate bestimmt. Einhergehend mit der Validierung der in den Untersuchungsschwerpunkten entwickelten Methoden und Prototypensysteme erfolgt eine Technologiepotentialanalyse für zukünftige neue Anwendungsbereiche.

Förderer: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Laufzeit: 2014-2017, 2017 – 2020

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Multi-Matrix-Prepreg

Online-Herstellung von Multi-Matrix-Prepreg im Automated-Fiber-Placement

3.MMPDas Projekt verfolgt die Etablierung des interdisziplinären Forschungsschwerpunkts „individualisierte CFK-Leichtbaustrukturen durch flexible Fertigungstechnologien“. Insgesamt setzt die Forschergruppe dabei sowohl auf Grundlagenforschungsvorhaben als auch Forschungsvorhaben mit industrieller Beteiligung und industrieller Forschungsdienstleistung. Das Vorhaben ist hierbei der erste Baustein der Standortstrategie und thematisiert den Bereich „Materialseitige Variantenflexibilität“.

Individualisierte Strukturen aus Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV), insbesondere als kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK), stellen in der Serienfertigung, z. B. von Flugzeugen (Rumpf, Flügel, Seitenleitwerk), eine große wirtschaftliche und fertigungstechnische Herausforderung dar. Zur Sicherung der zukünftigen Wett­be­werbs­fähigkeit der niedersächsischen CFK-Industrie bedarf es der Umsetzung neuer, flexibler Werkstoff-, Bauweisen- und Fertigungskonzepte. Dadurch können Herstellkosten reduziert, in steigendem Umfang weitere funktionsintegrierte Bauteilevarianten aus CFK produziert und Fertigungsstandorte, die zurzeit CFK-Bauteile wie den Rumpf des Airbus A350XWB fertigen, im Hinblick auf zukünftige Entwicklungen technologisch gestärkt werden. Materialseitige Lösungen sind dabei ein Bestandteil der Maßnahmen um das Potenzial von CFK weiter auszuschöpfen. Die Projektidee und gleichzeitig die Herausforderung des Vorhabens bestehen darin, dass durch die Wahl der Matrixwerkstoffe (Duroplast, Thermoplast, Elastomer) und deren Anteile innerhalb eines online imprägnierten und automatisiert abgelegten Faserhalbzeugs (Prepreg), Eigenschaften wie Impact-Resistenz, Rissfortschrittswiderstand, Schweißbarkeit, Steifigkeiten und Festigkeiten maßgeblich beeinflusst werden können.

Ziel des Verbundprojektes ist, Methoden zur automatisierten und qualitätsüberwachten Herstellung von Multi-Matrix-Laminaten mit durchgängiger Faser zu entwickeln, zu realisieren und zu verifizieren, sowie die sich ergebenden Einsatzpotenziale aufzuzeigen. Ausgehend von bestehenden Material- und Fertigungskonzepten wird ein innovativer interdisziplinärer Ansatz entwickelt, um MMLs mit durchgängigen Faser­strängen und bereichsweise gezielt eingesetzter thermoplastischer, elastomerer und duroplastischer Matrix zu realisieren. Dabei werden die Rovings entsprechend der sich aus den Bauteilanforderungen ergebenen Eigenschaften des lokal vorhandenen Matrixmaterials, unter Berücksichtigung der werkstoffbedingten Prozess­parameter, mit Hilfe eines neuartigen AFP-Moduls online imprägniert und konsolidiert sowie im Werkzeug abgelegt.

Förderer: Niedersächsisches Vorab, Volkswagenstiftung