Klein, groß, günstig, schnell Textilbasierter Faserverbund-Leichtbau für die Serie

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1 Klein, groß, günstig, schnell Textilbasierter Faserverbund-Leichtbau für die Serie , Industrial Composites Production Conference, AUTOMATICA 2014 Dipl.-Ing. Frieder Heieck Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau Telefon: Pfaffenwaldring Stuttgart Internet:

2 Institut für Flugzeugbau Tailored Fiber Placement Institut für Flugzeugbau 2

3 Institut für Flugzeugbau TFP-Drehmomentstütze Variante 1 Glasfaser mit PA6.6 Matrix Spritzgussverstärkt mit PA6.6 GF 30% Variante 2 C Faser mit PA6 Matrix Spritzgussverstärkt mit Luvocom CF 20% Institut für Flugzeugbau 3

4 Institut für Flugzeugbau Prozesskette Drehmomentstütze TFP Preform Stanzen Konsolidierung (Presse) Bearbeitung Umspritzen Endbauteil Institut für Flugzeugbau 4

5 Institut für Flugzeugbau Flechten Institut für Flugzeugbau 5

6 Institut für Flugzeugbau CFK-Handhabungsgerät für ZascheSitec 70% Gewichtsersparnis im Vergleich zu Stahlträger Ergonomievorteil durch Trägheitsreduktion Definierte Absenkung (3mm Unterschied zwischen Biege und Torsionsstellung) CFK Handhabungsgerät wird in Serie produziert Institut für Flugzeugbau 6

7 Leichtbau für den Transport-Sektor ca. 1m Entwicklungsziel: Leichtbaukipper für leichtes Schüttgut wie z.b. Getreide, Zement, Klärschlamm Institut für Flugzeugbau 7

8 Infiltration Fließfront Institut für Flugzeugbau 8

9 Institut für Flugzeugbau Demonstrator Leichtbaukipper Einsparung von 330kg Leermasse Direkter Nutzlastgewinn ca.1,5% Institut für Flugzeugbau 9

10 Institut für Flugzeugbau Automatisierte Lösungen FILL Speedlayer MAG Charger Coriolis TORRESFIBERLAYUP Institut für Flugzeugbau 10

11 Vergleich der Verfahren Volumenrate 40 kg/h 30 kg/h 20 kg/h Ablegegerate, Halbzeug ATL Ablegegerate, Halbzeug AFP max. Bauteilgröße, tex Flechten (FM176) 10 kg/h 5 kg/h Krümmung Krümmung min. Bauteilgröße Faserablage Tex, Stichrate TFP (8 Kopf) Radien, 2D Ablage Niedrig Mittel Hoch Komplexität (Geometrie, Faserablage) Institut für Flugzeugbau 11

12 Vergleich der Verfahren Eigenschaften/Produktivität Produktivität Hoch Advanced RTM Automotive PCM* Mittel RTM Niedrig Handlaminieren Textiles Preforming ATL AFP Aeronautic *PCM: Prepreg Compression Moulding Niedrig Mittel Hoch Eigenschaften Institut für Flugzeugbau 12

13 Vergleich der Verfahren Eigenschaften/Produktivität Produktivität Hoch Advanced RTM Automotive PCM* HOHE KOSTEN Mittel RTM Niedrig Handlaminieren Textiles Preforming ATL AFP Aeronautic *PCM: Prepreg Compression Moulding Niedrig Mittel Hoch Eigenschaften Institut für Flugzeugbau 13

14 Vergleich der Verfahren Eigenschaften/Produktivität Produktivität Hoch Mittel Advanced RTM RTM Automotive PCM*? Serienfähiger Low Cost Prozess Niedrig Handlaminieren Textiles Preforming ATL AFP Aeronautic *PCM: Prepreg Compression Moulding Niedrig Mittel Hoch Eigenschaften Institut für Flugzeugbau 14

15 Konsortium Laufzeit: 3 Jahre (Okt 2013 Okt 2016) EU Projekt (FP7) 10 Partner aus 5 EU Ländern EU Thema: Technology transfer in the area of Transport Projektwebsite: Institut für Flugzeugbau 15

16 Low Cost Composite Process Neues OOA Prepreg Multifunktionales Handlingsystem Low Cost Werkzeug Out of Autoclave Automatische Handhabung möglich Schnelle Aushärtung Automatisches Pick & Place/Drapier Verfahren Kompaktierung und Aushärtung Schnelles, homogenes Aufheizen/Abkühlen Ziel: Invest und Energiekosten 50% im Vergleich zu State of the Art Prozessen Institut für Flugzeugbau 16

17 Anforderungen im Bereich Transport Truck Luftfahrt Automotive Mittlere bis hohe Stückzahlen Große Strukturbauteile Sehr niedrige Kosten Kritische Ladungen möglich (Salz, Kalk) Niedrige bis mittlere Stückzahlen Große Strukturbauteile Hohe Genauigkeit und Qualität Große Temperaturdifferenzen Hohe bis sehr hohe Stückzahlen Kleine, komplexe Geometrien Niedrige Kosten Institut für Flugzeugbau 17

18 Neues Out-of-Autoclave Prepreg Faserlage 1 Harzfilm Faserlage 2 Anforderungen: Kurze Aushärtezeiten Hohe Glasübergangstemperatur >120 C Niedrige Viskosität Tack geeignet für neue Fertigungsverfahren Institut für Flugzeugbau 18

19 Demonstrator Truck-Sektor Stirnwand Institut für Flugzeugbau 19

20 Zusammenfassung Textilbasierte Verfahren sind serienfähig und konkurrieren mit automatisierten SoA Konzepten Herausforderungen im Transport Sektor: Niedrigere Investkosten bei gleichzeitig hoher Produktivität Ansatz für Transport Sektor: Verarbeitung von OOA Prepregs mit multifunktionalen Low Cost Werkzeugen Institut für Flugzeugbau 20

21 Klein, groß, günstig, schnell Textilbasierter Faserverbund-Leichtbau für die Serie Dipl.-Ing. Frieder Heieck Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau Telefon: Pfaffenwaldring Stuttgart Internet: