Towpregrod – Effizientes Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von CFK-Leichtbaustäben

Luftfahrt-Leichtbaustäbe in CFK-Sandwichbauweise werden beim Projektpartner Schütze GmbH & Co gegenwärtig in einem Strangziehverfahren hergestellt, indem ein zylindrisch geschliffenes Kernmaterial mit harzgetränkten Kohlenstofffasern parallel zur Stablängsachse belegt wird. Die unidirektional verstärkten Sandwichstäbe verfügen über sehr gute gewichtsbezogene mechanische Eigenschaften und dienen beispielsweise als leichte, hochsteife und hochfeste strukturversteifende Bauteile wie z. B. Stützstreben oder Steuerstangen. Der aktuelle Prozess gestattet allerdings nur die Erzeugung unidirektional in Stablängsrichtung orientierter Faserschichten; Winkellagen müssen gesondert in einem Offline-Prozess hergestellt werden. Das kontinuierliche Einbringen von Winkellagen im Fertigungsprozess sowie der Einsatz bereits vorimprägnierter Faserrovings erweitern das Einsatzgebiet der Sandwichstäbe signifikant und ermöglichen eine ressourcenschonende, zukunftsweisende Produktion.

Zielsetzung des Projekts

Unser Ziel ist die Entwicklung und Erforschung eines multi-orbitalen TowPreg-Legesystems zur Applikation radialer Versteifungslagen mit variablen Faserwinkeln auf bereits axial verstärkten TowPreg-Sandwichstäben. Dabei ermöglichen die um den Kern rotierenden, radial verteilten Legeeinheiten eine vollflächige Endlosfertigung torsionssteifer Stäbe. Bei der Technologieentwicklung steht der spätere Einsatzort in der Kleinserienfertigung im Mittelpunkt. Besonderes Augenmerk in Entwicklung und Systemerforschung wird daher auf eine einfache Bedienbarkeit, kurze Umrüstzeiten, flexible Erweiterbarkeit und eine sichere, robuste Prozessführung gelegt.

Vorteile für Unternehmen 

• Die flexible Fertigungstechnologie eröffnet neue Möglichkeiten in der Auslegung von CFK-Sandwichstäben
• Das kontinuierliche und werkzeuglose Verfahren erlaubt es sowohl Klein- als auch Großserien wirtschaftlich umzusetzen

Vorgehen

Innerhalb des Projekts betreibt der Projektpartner Schütze die Prozessentwicklung und -erforschung für die Ablage der vorimprägnierter Rovings, sogenannte Towpregs, in Stabrichtung. Wir entwickeln und erforschen ein multi-orbitale Legeeinheit um den Stab im zweiten Prozessschritt mit Winkellagen zu versehen. Dazu legen zwei gegensinnig rotierende Orbitalträger mit jeweils bis zu zwölf Ablegeeinheiten die Towpregs auf dem Stab kontinuierlich ab. Durch den modularen Aufbau der Anlage, kann ein großes Produktspektrum an CFK-Stäben abgedeckt werden. Es können Stäbe mit einem Durchmesser von 15 – 80 mm und Winkellagen im Bereich von 30° – 85° in einer Länge von bis zu 30 m hergestellt werden.

Sie haben eine mögliche Anwendung für CFK-Sandwichstäbe oder benötigen Unterstützung in der Auslegung und Fertigung?

Kontaktieren Sie Marco Bogenschütz per E-Mail an bogenschuetz@ifw.uni.hannover.de oder telefonisch unter +49 4141 7763825.