EFRE-Forschungsprojekt zu flexiblen Produktionstechnologien für individualisierte CFK-Strukturen genehmigt

Der Europäische Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und das Land Niedersachsen genehmigen Hernr Prof. Denkena, Herrn Prof. Horst und Herrn Prof. Meiners das Forschungsvorhaben “Flexible Technologien für die Produktion individualisierter CFK-Strukturen” (FlexProCFK). Ziel des Kooperationsprojektes ist es,

eine Fertigungstechnologie zur Herstellung von Faserverbundstrukturen so zu flexibilisieren, dass das mit ihr herstellbare Bauteilspektrum sehr breit und individuell gestaltet sein kann. Hierzu wird das kontinuierliche Nassdrapieren (CWD, engl. Continous Wet draping) als neue Fertigungstechnologie entwickelt, bei dem trockene Faserhalbzeuge individuell mit Harz benetzt und anschließend zu komplexen Geometrien automatisiert drapiert werden. Bezugnehmend auf das Einsatzspektrum der Technologie werden Methoden für den Struktur- und Produktionsauslegungsprozess sowie ein Material- und Prozesskonzept unter Berücksichtigung der Bauteil-Individualisierung entwickelt.

Die neue Technologie soll gemeinsam mit assoziierten Partnern der regionalen Wirtschaft, wie z.B. der Airbus Operations GmbH, am Forschungsstandort CFK Nord entwickelt und erprobt werden.

Beiräte aus der Industrie treffen den SPP1712 zum zweiten Industriekolloquium in Dresden

Am 24. Juni 2016 fand sich das Schwerpunktprogramm 1712 zum zweiten Industriekolloquium in Dresden zusammen. Nachdem wir beim ersten Treffen Gastgeber waren, haben dieses Mal die Kolleginnen und Kollegen vom Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der Technischen Universität Dresden um Prof. Gude das Industriekolloquium ausgerichtet. Nach knapp zweijähriger Laufzeit wurden bereits erste Demonstratoren von den Teilprojektmitarbeitern präsentiert.Wir zeigten unseren Multilayer-Insert und ertse Anwendungsbeispiele wie ein Kiteboard aus CFK, in dem der Multilayer-Insert das Lasteinleitungselement für die Befestigung der Fußschlaufen darstellt.

Es entstand eine interessante und engagierte Diskussion mit den Industriebeiräten über mögliche Anwendungsszenarien aber auch über noch vorhandene Forschungsfelder und ungelöste Probleme. Gegen Abschluss der Veranstaltung lud das ILK in seine beeindruckenden Labore ein, in der vielfältige Anwendungen aus der Welt des Leichtbaus gezeigt wurden. Das kommende Industriekolloquium wird zugleich auch das Abschlusskolloquium der ersten Förderperiode des SPP1712 sein. Es findet am wbk Institut für Produktionstechnik in Karlsruhe statt.

Ausstattung

]Im Folgenden finden Sie eine Liste der Geräte, die im CFK Nord aufgestellt sind. Darüber hinaus können Sie sich ebenfalls über die Ausstattungsmerkmale der beteiligten Institute informieren.

Erstes Industriekolloquium des SPP1712 in Stade

Das erste Industriekolloquium des SPP1712 wurde am 01. Juli 2015 bei uns am CFK Nord in Stade abgehalten.Für die zweitägige Veranstaltung war erstmalig der Industriebeirat, bestehend aus Vertretern der Luftfahrt-, Automobil- und Zuliefererindustrie sowie dem klassischen Maschinenbau, mit eingeladen. Jedes Projekt präsentierte in einem Vortrag den aktuellen Stand der Ergebnisse. Die hochrangigen Beiräte aus der Industrie erhielten so einen Einblick in die technologischen Chancen und wissenschaftlichen Herausforderungen der intrinsischen Hybridverbunde. Dabei wurden die Qualität der Beiträge und das breite Spektrum an verschiedenen möglichen Anwendungen durch den Beirat ausdrücklich gelobt. Zum Abschluss der Veranstaltung wurden die Teilnehmer durch unsere Labore am CFK Nord geführt. Hier konnten aktuelle Forschungsprojekte mit Bezug zur Luftfahrt- und Windkraftbranche gezeigt werden. Ausklang fand das Industriekolloqium in geselliger Runde im Stader Insel Restaurant.

Ergebnispräsentation HP CFK

Am 19. Mai 2015 hatte das interuniversitäre Forschungsteam aus Hannover, Braunschweig und Clausthal ins Forschungszentrum CFK Nord nach Stade eingeladen, um Fachleuten aus Industrie und Wissenschaft die Ergebnisse seines Projekts „Hochleistungsproduktion von CFK-Strukturen” (HP CFK) zu präsentieren.

Vor rund 100 Experten eröffnete Professor Berend Denkena, Leiter des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover, die Veranstaltung. Denkena, zu dessen Institut das Projekt HP CFK in Stade gehört, führte in das seit 2011 laufende Projekt ein, an dem 13 Mitarbeiter nach neuen Technologien forschen, um CFK als Alternative zu anderen Leichtbaumaterialien konkurrenzfähig in den Markt zu bringen. CFK steht für carbonfaserverstärkte Kunststoffe.

Ziel des Projekts: das Potenzial des Leichtbauwerkstoffs CFK ausschöpfen

Derzeit entstehen CFK-Konstruktionen immer noch im “Black-Metal-Design”, dem eine klassische Metallbauweise zugrunde liegt. Die Herstellung erfolgt an vielen Stellen noch manuell. Das führt zu hohen Fertigungskosten; das eigentliche Potenzial des Werkstoffes wird nicht ausgeschöpft.

Darin waren sich auch Matthias Behr, Kevin Engel und Onur Deniz vom HP-CFK-Team während der ersten Vortragsreihe einig, die von Professor Peter Horst, Leiter des Instituts für Flugzeugbau und Leichtbau an der Technischen Universität Braunschweig, moderiert wurde. Für die wirtschaftliche Herstellung von CFK müssen neue effiziente Produktionsmechanismen entwickelt werden, die die Prozesshistorie nachvollziehbar machen und dadurch Sicherheit und eine Erweiterung des Prozesswissens gewährleisten.

Fortschritte beim Automated Fiber Placement: leichter, agiler, kompakter

Zu den derzeit bevorzugten Fertigungssystemen zur Herstellung von Leichtbaustrukturen zählt das sogenannte Automated Fiber Placement (AFP). Beim AFP, das einen Forschungsschwerpunkt in Stade darstellt, werden faserverstärkte Kunststoffbänder unter Anwendung von Druck und Temperatur entlang eines vorgegebenen Pfads auf einer dreidimensionalen Werkzeugoberfläche abgelegt.

Die HP-CFK-Wissenschaftler Tobias Hundt, Klaas Völtzer und David Berg präsentierten in einer zweiten Vortragsrunde ihr neuartiges AFP-System, das leichter, agiler und kompakter ist als herkömmliche Systeme. Im Zusammenspiel mit einer onlinebasierten Prozessüberwachung soll eine modulare Flexibilität und eine prozessbegleitende Qualitätssicherung ermöglicht werden. Diese zweite Vortragsreihe moderierte Professor Dieter Meiners, Institutsdirektor des Instituts für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik an der TU Clausthal.

Live-Demonstrationen und ein positiver Ausblick

In zwei Gastvorägen berichteten darüber hinaus Jelle Bloemhof von der Airbus Operations GmbH und Dr. Patryk Burka von der Premium Aerotec GmbH von der Verwendung von CFK-Bauteilen in der Industrie. Bei der abschließenden Live-Demonstration in den Forschungshallen konnten sich die Gäste einen Eindruck von der Arbeit des HP CFK Teams machen. Viele intensive Fachgespräche vertieften diese Eindrücke.

Der Geschäftsführer und Leiter der Forschungsgruppe, Dr. Carsten Schmidt vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, zog ein positives Resümee des HP-CFK-Projekts, bei dem in den letzten vier Jahren zahlreiche Partnerschaften aufgebaut und fachliche Kompetenzen durch Zusammenschluss erweitert werden konnten. Als Perspektive nannte Schmidt den Ausbau und die Erschließung neuer interdisziplinärer Forschungsfelder sowie eine Übertragung bestehender Ergebnisse in die Praxis.

ZIM-Forschungsprojekt zur Optimierung und Überwachung von Automated-Fiber-Placement-Prozessen genehmigt

Die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) genehmigt Herrn Prof. Denkena gemeinsam mit den Projektpartnern SWMS Systemtechnik Ingenieurgesellschaft mbH und AT – Automation Technology GmbH das Forschungsvorhaben “Automatisiert optimierende Bahnplanung und wärmebildgestützte Überwachung für Automated-Fiber-Placement-Prozesse” (Therm-O-Plan). Ziel des Vorhabens ist es, die Planungsaufwände zur Herstellung von Leichtbau-Strukturbauteilen im Automated-Fiber-Placement-Prozess durch eine neue, automatisierte Bahnplanungs- und -optimierungsmethode zu reduzieren. Zudem soll die Prozesssicherheit des komplexen Herstellprozesses durch ein automatisiert parametriertes Online-Thermografie-Qualitätsanalysesystem deutlich gesteigert werden.

Die neue Technologie wird gemeinsam mit dem assoziierten Partner Airbus Operations GmbH am Forschungsstandort CFK Nord entwickelt und erprobt. Hierfür steht den Forschern ein neues, im Projekt HP CFK entwickeltes, Legesystem zur Verfügung.

OLYMPUS Auflicht Systemmikroskop BXFM

Für die Analyse von Materialproben und Prüfkörpern ist die optische Komponente unabdingbar. Mit dem neuen Mikroskop Olympus BXFM wird unsere Laborausstattung sinnvoll ergänzt. Das modular aufgebaute Mikroskop ermöglicht individuelle Anpassung des Messsystems an die unterschiedlichen Aufgaben und ist daher nicht nur von seiner Leistungsfähigkeit sondern auch in wirtschaftlicher Hinsicht die richtige Wahl. Zu seinen technischen Attributen gehört weiterhin das breite Vergrößerungsspektrum von 12,5 bis 1000-fach bei einer Kameraauflösung von 5 Megapixeln. Mit dieser Ausstattung können großflächige Proben mit Abmessungen bis zu 130 x 85 mm und einer maximalen Probenhöhe von 350 mm auf einem automatischen Verfahr-Tisch zum exakten Anfahren des gewünschten Untersuchungsbereichs vermessen werden. Dieser elektrische XY-Tisch ist verbunden mit einem automatischen Stitching, wodurch Aufnahmen von Oberflächen, die größer als der Messbereich einer Einzelmessung sind, automatisiert aufgenommen und aneinander gesetzt werden können.

Speziell erlaubt das Mikroskop die Erfassung von Oberflächentopografien in 3D- Aufnahmen, was in Bezug auf die Analyse von Faserverläufen auf gekrümmten Bauteiloberflächen oder Schliffbildern bei CFK Proben im Besonderen für uns projektrelevant ist.