Automobilbau 09.09.2011, 12:07 Uhr

CFK punktet mit Leichtigkeit

Der Markt für Leichtbauanwendungen boomt. Einer der Innovationstreiber ist die Automobilindustrie – hier halten mehr und mehr leichtgewichtige Bauteile aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) Einzug in die Konstruktionsabteilungen. Die Composites-Industrie forscht deshalb an effizienteren Verarbeitungsverfahren, mit denen qualitativ hochwertige Teile aus Faserverbundkunststoffen schnell, prozesssicher und kostengünstig hergestellt werden können.

In der Automobilindustrie wird die Kohlenstofffasertechnologie zunehmend zur Schlüsseltechnologie, wenn es um die Entwicklung besonders leichter und energieeffizienter Fahrzeuge geht. So investiert beispielsweise die BMW Group an ihrem Standort Landshut rund 40 Mio. € in die umfangreiche Erweiterung der bestehenden Produktion von Fahrzeugteilen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK).

Derzeit entstehen im Werk Landshut täglich bis zu 50 CFK-Dächer für die BMW-M-Modelle. Künftig sollen dort auf rund 7000 m2 Fläche bis zu 100 Mitarbeiter Kohlenstofffasergelege zu leichtgewichtigen CFK-Komponenten verarbeiten. Die Bauteile sind für das „Megacity Vehicle“ bestimmt, das 2013 als emissionsfreies Elektrofahrzeug für städtische Ballungsräume auf den Markt kommen wird. Zusätzlich investiert der Automobilhersteller im Innovationspark Wackersdorf gemeinsam mit der SGL Group, Wiesbaden, zunächst rund 20 Mio. € in die Fertigung von jährlich mehreren Tausend Tonnen Kohlenstofffasergelegen.

CFK: Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe für das Megacity Vehicle von BMW

Für Herbert Diess ist dies eine lohnenswerte Investition, da das Megacity Vehicle nach Ansicht des für Einkauf und Lieferantennetzwerk verantwortlichen BMW-Vorstandsmitglieds eine revolutionäre Lösung für die urbanen Ballungsräume ist. „Es wird das weltweit erste Großserienfahrzeug mit einer Fahrgastzelle aus Carbon sein“, so Diess.

Doch noch ist die großserienreife Herstellung hochwertiger Fahrzeugbauteile aus Faserverbundwerkstoffen von langen Zykluszeiten und niedrigen Stückzahlen geprägt und damit entsprechend unwirtschaftlich. Die Industrie arbeitet aber daran, die Prozesstechnik von der heute praktizierten Handlaminierung in eine automatisierte Serienfertigung umzustellen. Die neuesten Entwicklungen werden vom 27. bis 29. September auf der Fachmesse Composites Europe in Stuttgart zu sehen sein.

Neben den Verarbeitern von Faserverbundkunststoffen zeigen zahlreiche Maschinen- und Anlagenhersteller auf dem Stuttgarter Messegelände die dafür nötige Fertigungstechnik.

Krauss-Maffei-Gruppe stellt CFK-Bauteile im HD-RTM-Verfahren her

Ein Beispiel liefert die Reaktionstechnik-Division der Krauss-Maffei-Gruppe, München. Das Unternehmen hat ein Modularkonzept entwickelt, das die Herstellung eines CFK-Bauteils im HD-RTM-Verfahren (Hochdruck Resin Transfer Molding) mit allen Arbeitsschritten über die gesamte Prozesskette abbildet. Diese beginnt beim Konfektionieren der Fasern und der Herstellung der trockenen Faser-„preforms“, welche in ein speziell von Krauss-Maffei konstruiertes und gefertigtes Werkzeug eingebracht werden.

„Für uns besonders interessant ist dabei die Konstruktion des Formenträgers vom Typ ,MX600’ mit Komponenten der Spritzgießtechnik“, erklärt Frank Peters, Geschäftsführer bei der Krauss-Maffei Technologies GmbH. Denn mit diesem Modularkonzept könnten bewährte Bauteile und die Vorteile aus der Spritzgießmaschinen-Serienfertigung genutzt werden, um anwendungsspezifische Lösungen zu bauen. Das verkürze auch die Lieferzeiten. Das Modularkonzept umfasst laut Peters zudem eine RimStar-Thermo-Misch- und Dosiereinheit, mit einer Edelstahlpumpe aus eigener Fertigung, die den RTM-Hochdruckmischkopf versorgt. Dieser vermische die Komponenten in Hochdrucktechnik, dosiere internes Trennmittel hinzu und bringe den Matrixwerkstoff mit niedrigen Drücken in die Form ein. Im geschlossenen Werkzeug werden dann die Kohlenstofffasern mit dem Harz durchtränkt. Anschließend erfolgt die Aushärtung in weniger als 4 min Taktzeit. Danach können die Teile entnommen und einer Fräszelle vom Typ „RoutingStar“ für die Fertigbearbeitung zugeführt werden.

CFK-Hersteller Hennecke: Effizienz und Ökologie im Fokus

Auch die Faserverbundkunststoffspezialisten der Hennecke GmbH, Sankt Augustin, sind auf der Composites Europe präsent. Sie haben einen verfahrenstechnischen Ansatz entwickelt, der die wachsenden Anforderungen hinsichtlich Effizienz und Ökologie im Automotive-Bereich erfüllen soll: die Herstellung von faserverstärkten Strukturbauteilen im HP-RTM-Verfahren (High Pressure Resin Transfer Molding).

Gegenüber dem klassischen RTM-Verfahren kann die neue Technologie laut den Unternehmensinformationen mit einer schnellen Injektion des reaktiven Gemisches in die Werkzeugkavität aufwarten. Das sorge für sehr kurze Aushärtezeiten und optimiere somit auch die Taktzeiten bei der Serienfertigung von CFK-Bauteilen in hoher Stückzahl. 

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