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.
Ziel des Experimentalsystem ist die Erforschung von Fiber Placement Prozessen und der Eigenschaften von Komponenten des Legekopfes im Prozess. Hierfür verfügt der Legekopf über einen modularisierten Aufbau, der den Austausch einzelner Komponenten, wie z. B. die Materialbevorratung, Materialförderung, Materialzuschnitt oder auch die Temperier- und Andruckeinheit, erlaubt. Mit dieser Freiheit versehen sind Parameterstudien und -optimierungen möglich sowie zukünftig gezielte Weiterentwicklungen einzelner Module im Systemverbund.