KraussMaffei: T-RTM als perfekte Kombination für den Leichtbau

Leichtbausportwagen mit viel CfK: Der Roding Roadster R1 - (Bild: Forward Engineering).

Endlosfasern, kurze Zykluszeiten, Schweiß- und Recyclingfähigkeit: Das Verfahren T-RTM von Kraussmaffei soll die Vorteile von Reaktionstechnik, thermoplastischen Werkstoffen und der Formgebung im Spritzpress-Verfahren (Resin Transfer Molding, RTM) verbinden und so die perfekte Kombination für den Leichtbau bilden. Zur K 2016 wird die Herstellung eines automobilen Faserverbund-Strukturbauteils mit Metalleinlegern unter Serienbedingungen gezeigt.

Ein vorgeformtes Halbzeug aus Faserlagen wird in einem Presswerkzeug mit Caprolactam infiltriert, das unmittelbar zuvor aus zwei Komponenten (Caprolactam-Grundstoff plus Aktivator beziehungsweise Katalysator) aufgeschmolzen und gemischt wurde. In einer chemischen Reaktion härtet es in der Kavität zum Thermoplast Polyamid 6 aus. Der Roadster-Dachrahmen entsteht in hybrider Bauweise aus Fasern in Verbindung von Kunststoff und Metall. Das soll in der Demonstration am Messestand zur K 2016 rund zwei Minuten dauern. Die Anlage zielt auf Großserienprojekte und ist für den Mehr-Schicht-Betrieb ausgelegt.

Die Vorzüge von T-RTM erschließen sich im Vergleich mit den Nachbarverfahren der Kunststoffverarbeitung, etwa dem bekannten RTM mit Epoxidharz oder Polyurethan (PUR). Dank seiner niedrigen Viskosität von 5 mPA s – ähnlich wie Wasser – durchdringt das Caprolactam das Fasergelege auch bei geringen Werkzeug-Innendrücken. So genügt laut Unternehmen bei der Messeanwendung eine Schließkraft von etwa 3.500 kN, was vergleichsweise geringe Investitions- und Energiekosten bedeute. Zudem seien dank hoher Fließfähigkeit niedrige Mindestwanddicken und ein Faservolumengehalt um die 60 Prozent möglich.

Weniger Material und einfachere Nachbearbeitung

Premiere zur K 2016: Der im T-RTM Verfahren hergestellte Rahmen für die Dachschale des Sportwagens Roding Roadster R1 - (Bild: Forward Engineering).

Durch einen sogenannten Near-Net-Shape Ansatz, also einer konturnahen Fertigung, reduziert sich den Angaben nach die Materialeinsatzquote von Kunststoff und den teuren Carbonfasern. Das senke die Materialkosten und den Nachbearbeitungsaufwand. Während bei nicht endkonturnahen Prozessen das Bauteil zum Beispiel durch Fräsen vom Randbereich getrennt werden muss, löst es sich beim ausgewählten Bauteil über einen thermoplastischen Abreißrand aus der Form. Neben dem Near-Net-Shape-Ansatz führt das Multi-Preformkonzept zu einer weiteren Reduktion des Faserverschnitts und ermöglicht zudem eine (sektionsweise) belastungsgerechte Faserarchitektur.

Gegenüber dreidimensional vernetzenden Duroplasten lassen sich die Thermoplaste erneut erwärmen und umformen, was sie schweiß- und recyclingfähig macht. Das Material des Dachrahmens könne regranuliert und mit seinem Faseranteil für die Herstellung von Teilen im Spritzgießverfahren genutzt werden.

Auch die mechanischen Eigenschaften von PA6 sind für Strukturbauteile interessant. Der Thermoplast verfüge über eine höhere Schlagzähigkeit und zeige ein duktileres Bruchverhalten als Duroplaste, das heißt vor einem Bruch können Kräfte durch die Verformung des Materials absorbiert werden. Vergleicht man T-RTM mit dem Spritzgießen, dem klassischen Einsatzgebiet von Thermoplasten, zeige es seine Vorteile ebenfalls bei hohen Fasergehalt sowie der niedrigen Viskosität, durch die Teile sehr geringen Wanddicken hergestellt werden können.

An der Fertigung des Technologiedemonstrators Roding Roadster R1 waren neben Kraussmaffei Forward Engineering (Bauteildesign, Hybridkonzept), Alpex Technologies (TRTM-Werkzeug), Dieffenbacher (Herstellung der Preforms, Handling), Saertex (Fasergelege), Henkel (Verklebung), Handtmann (Aluminium-Einleger), TUM / LCC (Faserauswahl) und Keller (Absaugtechnik) beteiligt.

Weitere Informationen: www.kraussmaffei.com

K 2016, Düsseldorf, 19.-26.10.2016, Halle 15, Stände B27, C24, C27, D24

KraussMaffei Technologies GmbH, München

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