Fraunhofer-Gesellschaft

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Effiziente Herstellung von Faserverbundbauteilen durch Automation

 
: Reinhart, Gunther; Graf, Johannes; Giliard, Peter; Jelinek, Michael

Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Institut für Mechatronische Systeme, Zürich:
Intelligente mechatronische Systeme. CD-ROM : 30.-31.10.2013, Winterthur
Winterthur, 2013
ISBN: 978-3-033-04189-9
18 S.
Internationales Forum Mechatronik <2013, Winterthur>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IWU ()
Faserverbundfertigung; Automatisierungstechnik; flexible Spanntechnik; Bauteilprüfung; Qualitätssicherung; Prozesskette

Abstract
Faserverbundwerkstoffe ermöglichen die Konstruktion von Bauteilen mit hoher Steifigkeit und Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht. Die Substitution konventioneller Werkstoffe wie Stahl oder Aluminium durch Faserverbundwerkstoffe kann damit zu einer deutlichen Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz in verschiedensten Anwendungen beitragen. Allerdings existieren Einstiegshürden, die bisher einen breiteren Einsatz verhindern. Hierzu zählen in erster Linie die hohen Kosten und die langen Taktzeiten in der Fertigung von Faserverbundbauteilen. Effiziente Automatisierungslösungen können einen wichtigen Beitrag leisten, die Kosten und Prozesszeiten in der Fertigung zu senken sowie eine gleichbleibend hohe Qualität zu garantieren.
Flexible Spannsysteme mit integrierter Aktorik können beispielsweise dazu eingesetzt werden, unterschiedlich geformte Bauteile während der Bearbeitung zu fixieren und vermeiden die kostenintensive Herstellung bauteil-spezifischer Aufspannvorrichtungen. Durch die sensorische Überwachung von Kräften und Schwingungen in-nerhalb des Spannsystems können zudem qualitätsverbessernde Maßnahmen abgeleitet werden.
Im Bereich der Bauteilprüfung ist es vor dem Hintergrund steigender Stückzahlen erforderlich, vorhandene Prüfverfahren effizient einzusetzen. Hierbei zielt die automatisierte Durchführung auf die Verkürzung der Prüf-zeiten bei der Qualitätssicherung ab. Idealerweise erfolgt eine prozessbegleitende In-line-Prüfung, um frühzei-tig in den Fertigungsprozess eingreifen zu können. Bei der Prüfung von CFK-Hybridverbindungen sind zudem eine zielführende Prüfmethodik sowie eine sinnvolle Kombination der Prüfverfahren notwendig.
Zur Großserienfertigung von Faserverbundbauteilen für den Automobilbereich müssen insbesondere die Takt-zeiten in der Herstellung drastisch reduziert werden. Aufgrund der wesentlich kürzeren Aushärtungszeiten und der besseren Möglichkeiten zum Fügen und Recycling bieten in diesem Umfeld Faserverbundwerkstoffe mit thermoplastischer Matrix Vorteile gegenüber duroplastischen Faserverbundmaterialien. Daher sind Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Faserverbundhalbzeugen zu identifizieren, die den Anforderungen aus der Automobilproduktion gerecht werden. Des Weiteren genügt es in der Großserienfertigung nicht, isolierte Insellösungen zu schaffen. Es wird darüber hinaus eine durchgängige Verkettung der einzelnen automatisierten Teilprozesse benötigt, die auch eine Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Produktion zum Ziel hat.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-270384.html