I N S T I T U T FÜR T E X T I LT EC H N I K A U G S B U R G GG MBH 3 1. H O F E R V L I ES S TO F F TAG E

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1 I N S T I T U T FÜR T E X T I LT EC H N I K A U G S B U R G GG MBH 3 1. H O F E R V L I ES S TO F F TAG E KINDLY SUPPORTED BY: Georg Bild: Augsburg Stegschuster, Innovationspark M. Sc. 1

2 ITA Augsburg ggmbh wendet textiles Forschungs Know How der RWTH Aachen in der Forschungsregion Augsburg an Kooperation Kooperation Tochterfirma Kooperation 2

3 Der ITA-Verbund Schlüsselpartner und Ausgründungen AME-TE: Brückenprofessur Tissue-Engineering an der RWTH ITA-Augsburg ggmbh an der Universität Augsburg AMIBM: Aachen-Maastrich-Institute for Biobased Materials; Uni Maastricht (NL) ITA-TR: Niederlassungen in der Türkei (u.a. 3T Ltd. Sti in Bursa) TFI: Institut für Bodensysteme an der RWTH Aachen University e.v. Dream2Lab2Fab: Kooperation mit Südkorea für ein gemeinsames Institut Smart Textiles 3

4 Einbindung in regionale Forschungsnetzwerke Anwendungsnahe Verbundforschung und Vernetzung von Wirtschaft und Wissenschaft mit Förderung durch den Freistaat Bayern 4

5 5

6 Forschungsgebiete ITA Augsburg ggmbh Web Based Composites (Vliesstoffbasierte Composites) Verfahrenstechnologie Produktentwicklung Recycelte Carbonfasern Halbzeuge (Tapes, Organovliese) Thermoplastische Verarbeitungstechnologien Normung und Prüfverfahren Auslegung und Simulation Hybride Composite-bauteile nach dem Verfahren der Kombination aus Spritzgiessen und Pressen

7 Web Based Composites Web Based Composites Potenziale vliesbasierter Verbundbauteile [Johnson Controls] 7

8 Gliederung Bedeutung von Leichtbau und Composite Markt Web Based Composites Anwendungen Produkte 8

9 Weltmarkt für Composites wächst Konstantes Wachstum in den Composite-Märkten Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) ca. 2,5% jährlich Carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK) ca. 11% jährlich Globaler CFK-Bedarf in Tsd. Tonnen * (* Schätzung) [AVK15] 9

10 Industrie heute... und zukünftig mit Composites [BMW] [BMW] [Airbus] [Airbus] [KUKA] [KUKA] 10

11 Warum eignet sich CFK so gut für den Leichtbau CFK, Belastungsgerecht Steifigkeit CFK, Isotrop CFK, Belastungsgerecht CFK, Isotrop Gewicht Konventionelles Aluminiumbauteil 11

12 Typische textile Flächen für den Einsatz in Verbundwerkstoffen Gewebe [Hp Textiles] [Techflex] [PD Fiberglass] [Boikon] Geflechte Gelege Neuer Player: Web Based Composites Unidirektionale Bänder 12

13 Definition der Web Based Composites Definition: Web Based Composites sind Verbundwerkstoffe auf Vliesstoffbasis. Was qualifiziert Vliesstoffe für den Einsatz in Composites? 13

14 Vergleich textiler Prozessketten Prozessketten Garnbildung Garn Verweben Gewebe Fasern Kardieren Strecken Spinnen Zetteln Schlichten Bäumen Fasern Vliesbildung- und verfestigung Vlies 14

15 Produktionskosten textiler Flächen /m² Weben Flechten Legen Vlies 15

16 Eigenschaftsprofil von Web Based Composites + Orientierung + Struktur Festigkeit + 3D/Dicke Elastizität + Fasermischung + Fasertypen 16

17 Vliese sind... orientierbar. Wirrvlies Hochorientiertes Vlies 17

18 Vliese sind... in weiten Grenzen flexibel einstellbar. Nadelfilzteppich Hygienevlies [SWR] [Rayon] Beispiel: Drapierbarkeit 18

19 Vliese sind... in der dritten Dimension gestaltbar. [Oerlikon] [TENCATE] Airlayvlies Stuhlkissen Nadelfilz Geotextil 19

20 Vliese sind... fasertypenunabhängig und beliebig mischbar. Naturfasern, z.b. Baumwolle Flachs Hanf Chemiefasern, z.b. Polyester Aramid Glasfaser Kohlenstofffaser 85 % rcf 40 % rcf 30 % rcf [Tenowo] 20

21 Recycling und Vlies eine perfekte Partnerschaft? Kurze Fasern Wirtschaftliches Verfahren Einstellbarkeit der Eigenschaften in weiten Grenzen [BMW] [bikehub] 21

22 Herausforderung CFK-Recycling Recyclingverfahren sind noch nicht hinreichend erforscht und entwickelt Anwendungen von Recyclingmaterialien in Produkten sind nur sehr wenig bekannt Normen und Standards für Materialien und Halbzeuge sind nicht angepasst Auslegungsverfahren für Recycling sind nicht bekannt 22

23 Einordnung des Arbeitsbereichs von Web Based Composites CFK, Belastungsgerecht Steifigkeit CFK, Isotrop CFK, Belastungsgerecht CFK, Isotrop Gewicht Konventionelles Aluminiumbauteil 23

24 Potenzial des Verbundes rcf Vliesstoff und thermoplastischer Kunststoff Recyclingfähig Einfache Imprägnierung Umformbar (Organovlies) Endkonturnahe Fertigung Hybride Fertigung 24

25 Imprägnierung Prozesstechnischer Vorteil von Vlies gegenüber anderen textilen Strukturen Arten der Einbringung von Thermoplast Vlies Gewebe/Gelege Pulver [Casselmann] Faser [BASF] Folie [BASF] In Situ/ Schmelze [Krauss Maffei] 25

26 Vliese haben einen besonderen Vorteil für Thermoplast-Anwendungen Thermoplast-Fasern Carbonfasern F 1 Kurze Fließwege ermöglichen trotz hoher Viskosität Hohen FVG bei geringen Kräften TP-Folie F 2 (>> F 1 ) Klassisch: UD Fasern Hohe Kräfte Geringe FVG Hohe Investitionen 26

27 Organomelt-Spritzgießen Vorteile der hybriden Fertigung durch Spritzguss & Umformen Endkonturnah Kurzer Zyklus Komplexe Geometrien möglich Bremspedal Porsche 918 Spyder: 355g 50% Gewichtseinsparung voll rezyklierbar Vorteile der Kombination Organovlies + Hybride Fertigung Drapierbarkeit Wirtschaftlichkeit Design to function [Motorvision/ZF] 27

28 Neue Halbzeuge aus Vliesstoff Organovliese Wirrvliese (isotrop) Flächengewicht > 200 g/m² Vliestapes Hochorientierte Vliese (anisotrop) Flächengewicht < 200 g/m² 28

29 Anwendungen aus Web Based Composites LKW- und Anhängerindustrie [Krone-Trailer] [TTT Composite] 29

30 Anwendungen aus Web Based Composites Agrarindustrie [Fendt] 30

31 Anwendungen aus Web Based Composites Luft- und Raumfahrt [Airbus] [Airbus] 31

32 Anwendungen aus Web Based Composites Sport- und Freizeit [Munich Composites] 32

33 Anwendungen aus Web Based Composites Windkraftindustrie [Siemens] 33

34 Anwendungen aus Web Based Composites Bauingenieurwesen [Stipriaan] [Thyroff] 34

35 Anwendungen aus Web Based Composites Design [BMW] 35

36 Die Reise beginnt erst... rcf Vlies Gezielte Einstellung der Eigenschaften neue Anwendungen optimierter Prozess Höhere Festigkeit durch bessere Orientierung 36

37 Compact Linie zum Carbon Recycling - Prozessfolge Ballenöffnung, Mischung, Öffnen Flockenbeschickung, Krempel Kreuzleger Nadelmaschine Wickler Moderne Kompaktanlage eignet sich zur industriellen Produktion!! 37

38 Vielen Dank Dr. Stefan Schlichter, Georg Stegschuster ITA Augsburg ggmbh 38