Fraunhofer-Gesellschaft

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Thermoplastische Organobleche für die Großserie

 
: Brecher, C.; Kermer-Meyer, A.; Dubratz, M.; Emonts, M.

Automobiltechnische Zeitschrift : ATZ 112 (2010), Spezialausgabe: Karosserie und Bleche, pp.28-32
ISSN: 0001-2785 (Print)
ISSN: 2192-8800 (Online)
German
Journal Article
Fraunhofer IPT ()
Blechumformen; faserverstärkter Kunststoff; Karosserie; Massenproduktion; Personenkraftwagen (PKW); Steifigkeit; Thermoformen; Thermoplast

Abstract
Um die Potenziale von thermoplastischen FVK (faserverstärkten Kunststoffen) und die Vorteile etablierter Massenproduktionsverfahren und -systeme aus der Blechumformung nutzen zu können, wurden faserverstärkte thermoplastische Halbzeugplatten, so genannte Organobleche, entwickelt. Diese werden in einem oder mehreren nachgelagerten Umformschritten zu einem fertigen Bauteil weiterverarbeitet. Verglichen mit ihren metallischen Pendants sind sie leichter, zeigen eine höhere Flächensteifigkeit, deutlich höhere Festigkeiten und eine um den Faktor 3 höhere Energieaufnahme. Belastungs- und verschnittoptimierte Organobleche (BVO-Organobleche) bestehen aus übereinander gefügten, unidirektional endlosfaserverstärkten thermoplastischen Bändern (Tapes). Diese erlauben den Aufbau von endkonturnahen multidirektional und multimateriell verstärkten Halbzeugen mit lokal spezifiziertem Materialeintrag. Dadurch lassen sich im Vergleich zu konventionellen Organoblechen 50 % Gewicht, 50 bis 75 % Verschnitt und 30 % der Bauteilkosten einsparen sowie kleinere Umformradien realisieren. Um diese Vorteile in die automobile Produktion überführen zu können, hat das Fraunhofer IPT eine integrierte Prozesskette aus laserunterstütztem Thermoplast-Tapelegen und Thermoforming konzipiert. Um die Synergien von Tapelegen und Thermoformen gezielt nutzen zu können, wird der Produktionsprozess so gestaltet, dass zunächst ein Organoblech produziert wird, dessen Laminataufbau dem späteren Belastungsfall des Bauteils sowie der Form angepasst ist. Die Komplexität des Laminataufbaus hat dabei keinen signifikanten Einfluss auf die Produktivität. Das so erzeugte passgenaue Organoblech wird von einem Handhabungssystem automatisiert in eine Thermoforming-Station überführt. Dort erhält das erwärmte Halbzeug durch einen Umformprozess seine Endkontur. Es folgt die automatisierte Entnahme des Bauteils und eine mögliche Nachbearbeitung sowie die abschließende Lagerung. Auf diese Weise lassen sich kurze Zykluszeiten und hohe Produktivitäten erreichen. Die synergetischen Prozesseigenschaften, die sich aus der Kombination von Tapelegen und Thermoformen in einer integrierten Prozesskette sowie der Verschweißbarkeit von thermoplastischen FVK ergeben, erlauben flexible Produktionspfade, was ein breites Produktportfolio eröffnet.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-156432.html