SKZ: Faserverbundbauteile energieeffizient im Autoklaven herstellen – Neues Temperiersystem entwickelt

„Effiklav“ - (Bild: SKZ).

Hochwertige, porenfreie Bauteile aus Faserverbundkunststoffen (FVK) können mit der Prepregverarbeitung im Autoklaven materialeffizient hergestellt werden. Das Verfahren gilt aufgrund des enormen Energieverbrauchs bisher jedoch als sehr teuer und wird daher hauptsächlich der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigungstechnik, dem Sportgerätebau, der Orthopädie und der Medizintechnik eingesetzt. Das Kunststoff-Zentrum SKZ konnte nun in einem Forschungsvorhaben eine neuartige Temperierung entwickeln, um den Autoklavprozess energie- und zyklusoptimierter und damit kosteneffizienter zu gestalten. Wie das SKZ weiter mitteilt, kann die „Effiklav“ genannte Temperierung in neue und bestehende Autoklaven integriert werden. Sie senkt demnach die Stückkosten pro Bauteil und erweitert die Seriengröße auf mittelgroße Serien.

Im Forschungsvorhaben wurde auf die bisherige Erwärmung der Formgebungswerkzeuge durch indirekte Beheizung (Heizung Autoklav) verzichtet und stattdessen eine direkte Temperierung durch ein externes Heizaggregat realisiert. Für die Umsetzung des Projekts wurden neben einer modernen Autoklav-Steuerung mit Einbindung der externen Heizung auch eine neue Generation von Formgebungswerkzeugen notwendig. Die am Projekt beteiligten Firmen CFK Leipzig GmbH und Zander Industrietechnik GmbH entwickelten modulare Werkzeuge aus einem beheizten Werkzeugträger und austauschbaren, formgebenden Einsätzen. Diese wurden gegen Wärmeverlust isoliert. Die Einsätze gestatten es, den bereits erwärmten Werkzeugträger des vorhergehenden Autoklav-Zyklus direkt wieder zu verwenden und damit Energie zu sparen. Die Funktionstüchtigkeit der Modifikationen und Werkzeuge sowie das Energieeinsparpotential wurden durch die Projektpartner nachgewiesen. Hierzu wurden mechanische und thermische Prüfungen an den hergestellten Bauteilen durchgeführt.

In Summe konnten durch das Forschungsvorhaben folgende Verbesserungen erzielt werden:

Energieeinsparung durch direkte Werkzeugbeheizung mittels externer Temperierung und flüssigkeitsführender Formgebungswerkzeuge und damit verbunden eine bessere CO2-Bilanz des Herstellverfahrens sowie eine Kostenreduktion

Zeiteinsparpotential durch gleichmäßige, effektivere (schnellere) Erwärmung der metallischen Werkzeugträger und austauschbarer Werkzeugeinsätze

gesteigerte Bauteilqualität/-sicherheit durch das Vermeiden von thermischer Latenz der Formgebungswerkzeuge (bei konventionellem Verfahren durch ungünstige Positionierung im Autoklav-Innenraum)

Das Team des SKZ steht als Ansprechpartner mit technologischem Knowhow und den Erkenntnissen aus dem Forschungsprojekt für die industrielle Umsetzung beratend zur Seite.

Das Vorhaben „KMU-innovativ – Verbundprojekt Klimaschutz: Energieeffizientes Werkzeugtemperiersystem zum Herstellen von Faserverbundbauteilen im Autoklaven (Effiklav) – Teilprojekt 2: Verfahrensentwicklung und Musterteilfertigung“, Förderkennzeichen 01LY1711B, wurde über den Projektträger des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR-PT) vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Weitere Informationen: www.skz.de

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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