An einem Strang ziehen - Herstellung von Leichtbauprofilen mittels Pultrusion

Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU arbeitet unter dem Leitthema ""Ressourceneffiziente Produktion"", was sich über alle Arbeitsbereiche hinweg erstreckt. Neben der Suche nach Lösungen für innovative Prozesse und Produkte in den verschiedenen Fertigungsbereichen, spielt der Leichtbau eine bedeutende Rolle am IWU. Das langjährig aufgebaute Know-how in diesem Bereich umfasst eine Vielzahl an Leichtbauwerkstoffen und -technologien. Von hochfesten Stählen über zellulare Metalle bis hin zu ultraleichten Faserverbundlösungen aus Kohlenstofffasern steht das Fraunhofer IWU als kompetenter Partner zur Verfügung.Mit der Investition in eine moderne Pultrusionsanlage hat das Fraunhofer IWU im Jahre 2016 die Fertigungstechnologien im Faserverbundbereich stark erweitert. Das Pultrusionsverfahren ist eines der wenigen kontinuierlichen Herstellungsprozesse für die Leichtbauprofilfertigung. Das Verfahren wurde bereits vor ca. 60 Jahren entwickelt und findet heute vor allem in der Halbzeugherstellung Anwendung. Ausgangspunkt für die Profilfertigung sind zum einen die Verstärkungsfasern (Glas-, Basalt-, Kohlenstofffasern etc.) und zum anderen das Matrixmaterial (UP-, EP-, PU-Harz etc.). Der allgemeine Verfahrensablauf lässt sich grob in fünf Teilschritte untergliedern. In den ersten Schritten werden die trockenen Verstärkungsfasern bzw. -halbzeuge von einem Vorratsbereich abgezogen und mit dem Matrixmaterial getränkt. Dies kann abhängig von der Materialwahl zum einen über ein offenes Harzbad oder eine geschlossene Injektionsbox realisiert werden. Im nächsten Prozessschritt durchlaufen die harzgetränkten Verstärkungsmaterialien ein beheiztes Formwerkzeug, indem die Matrixkomponente aushärtet. Durch das alternierend arbeitende Greifersystem, wobei es sich um das Herzstück einer Pultrusionsanlage handelt, wird das ausgehärtete Profil kontinuierlich gefördert und im letzten Schritt auf die gewünschte Länge gesägt. Auf diese Weise lassen sich gerade Profile mit einem konstanten Querschnitt fertigen. In einer Verfahrensweiterentwicklung ist es Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG gelungen, in einem modifizierten Prozess konstant gekrümmte Profile herzustellen und so die Anwendungsbereiche des Verfahrens zu erweitern. Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie und Forschung zielt das Fraunhofer IWU auf eine weitere Flexibilisierung des Pultrusionsprozesses ab. Das Fraunhofer IWU hat für sich auf dem Gebiet der Pultrusion unter anderem folgende Forschungsbereiche definiert:- Variabel gekrümmte Profile- Querschnittsveränderliche Profile- Hybride Profile- Smarte Profile- Faser-/Matrixsysteme- Virtuelle ProzessketteZur Umsetzung dieser Ziele und Erweiterung der Anwendungsfelder des Pultrusionsverfahrens haben sich starke Partner aus der Industrie und Forschung gefunden und zu einem Netzwerk zusammengeschlossen. Das Netzwerk PulNet wird dabei die komplette Wertschöpfungskette abdecken, um gemeinsame Entwicklungen im Bereich der Pultrusion voranzutreiben.