Fertigungstechnologien

Bei TEUFELBERGER stehen zur Herstellung von Kohlefaser (CFK) und Glasfaser (GFK) verstärkten Kunststoffbauteilen verschiedenste Fertigungstechnologien zur Verfügung. Der spezifische Einsatz dieser Technologien richtet sich nach den Stückzahlen, der Bauteilgeometrie, der Bauteilperformance, den Einsatzbedingungen, dem Zielgewicht und dem notwendigen Automatisierungsgrad für die Erreichung der Zielkosten.


Flechten

Der Flechtprozess findet auf speziellen Radialflechtmaschinen statt. Hier werden die Verbundfasern durch einen Roboter über Flechtklöppel in kontrollierten Winkeln und in mehreren Lagen auf einem Flechtkern abgelegt.

Zusätzliche Fasern in Bauteillängsrichtung (UD Fasern) werden über den Umfang der Maschine entlang der Flechtkernachse eingebracht. Der sich bildende Schlauch legt sich konturgenau auf dem Flechtkern ab. Es entsteht ein „Preform“, der bereits der Endkontur des zu fertigenden Bauteils entspricht. 

Die Vorteile des Flechtverfahrens auf einen Blick:

  • Flexibilität in der Bauteilgeometrie: Für beliebig geformte Hohlkörper einsetzbar
  • Flexibilität im Faseraufbau: Je nach Einsatzgebiet können die verschiedensten Fasertypen (Kohlfaser, Glasfaser, Aramidfaser etc.) kombiniert werden
  • Flexibilität in den Bauteileigenschaften: durch variable Flechtwinkel je Flechtlage können exakte Torsionssteifigkeiten eingestellt werden. Durch zusätzliche Faserzuführung in die Bauteillängsachse (UD-Fasern) können Biegesteifigkeiten optimiert werden. Durch zusätzliche Flechtlagen an der Bauteiloberfläche können Impacteigenschaften verbessert werden.
  • Flexibilität in der Prozessführung: Durch das Aufbringen von trockenen Fasern im Flechtprozess kann die Preformherstellung einfach mit weiteren textilen Prozessen kombiniert werden. Zur Einstellung bestimmter Bauteileigenschaften wird das Flechtverfahren z.B. mit dem UD-Wickelverfahren sowie mit lokaler Verstärkung durch Gestick und Gelegematten kombiniert. Da sich das Geflecht erst auf der Flechtkernoberfläche vollständig schließt, kann die Pinstruktur unserer T-Igel® Anbindung einfach integriert werden. 
  • Geringe Prozesskosten: Durch hohen Automatisierungsgrad, hohen Durchsatz bei der Faserablage und geringen Verschnitt können Großserien kostengünstig abgebildet werden. Vor allem in Kombination mit dem RTM Verfahren sind attraktive Leichtbaukosten realisierbar.
  • Langjährige Erfahrung: TEUFELBERGER ist aufgrund jahrzehntelanger Erfahrung im Seilbereich (mit über 500 installierten Flechtmaschinen weltweit) Spezialist im Flechten.

Faserwickeln

Beim Faserwickeln werden trockene Verbundfasern von bis zu 4 Wickelspulen parallel auf einen Wickeldorn in kontrollierten Winkeln als UD Schichtstruktur abgelegt. Im Gegensatz zum konventionellen Filament Winding Verfahren rotiert hierbei die Wickelspule um einen stationären Kern, der mittels eines Roboters durch das Wickelauge geführt wird. Dadurch sind auch komplexe Bauteilgeometrien herstellbar und eine Kombination mit dem Flechtprozess ist möglich. 

Die Vorteile des Faserwickelns in Kombination mit Flechtstrukturen auf einen Blick:

  • Verbesserte Bauteileigenschaften: Die einzigartige Technologiekombination von Flechten und Wickeln liefert verbesserte Bauteileigenschaften bei niedrigen Prozesskosten. Höhere Faservolumengehälter, Rissstopperfunktion, lokale Torsionsteifigkeitserhöhung u.v.m.
  • Niedrige Prozesskosten: Der eigens entwickelte Faserwickelautomat kann einfach an unsere Flechtmaschinen angedockt aber auch im Stand-Alone Modus betrieben werden. Dadurch ist eine automatisierte Fertigung von komplexen Bauteilen mit nahezu isotropen Eigenschaften (4-axiale Faserstrukturen) möglich.
  • Neue Leichtbauanwendungen: Die Möglichkeit des Aufbaus von geschichteten Flecht- und Wickelstrukturen erweitert das Leichtbauanwendungsspektrum und die Möglichkeiten bei der Funktionsintegration. Innendruckbelastete Bauteile mit hohen Längssteifigkeiten (siehe TEUFELBERGER Querdrucktank) oder tie rods mit hohen Knicksicherheiten sind nun kosteneffizient herstellbar.
  • Verbesserte Krafteinleitung: Durch lokale Kompressionslagen können metallische Krafteinleitungen wie der TEUFELBERGER T-Igel® besser integriert werden.  


RTM – Resin Transfer Moulding

Beim RTM Verfahren wird der geflochtene bzw. gewickelte Preform in die Kavität des Presswerkzeugs eingesetzt. Die Kontur der Kavität entspricht dabei der Außengeometrie des fertigen RTM Bauteils. Nach dem Schließen des Werkzeuges, dem Aufbringen des Pressdrucks und dem Erreichen der notwendigen Prozesstemperatur wird das niedrigviskose Harz/Härter Gemisch mit Druck und Temperatur in die Form injiziert. 

Schließlich wird die Pressform nach der Aushärtephase geöffnet, das Bauteil entformt und ggf. noch in einem Ofen bis zur Einsatztemperatur nachgehärtet. Je nach Bauteilanforderungen wird der Flecht/RTM Kern abschließend ausgezogen bzw. ausgelöst.

Die Vorteile des RTM Verfahrens auf einen Blick:

  • Exzellente Bauteilqualität: Durch die Verwendung von Pressformen bildet sich die Innenoberfläche der RTM Kavität 1:1 in der Oberfläche des Bauteils ab. Durch die Verwendung von speziellen in-mould Beschichtungen können zusätzliche Oberflächeneigenschaften eingestellt werden. Somit erzielt man konturgenaue und porenfreie Bauteile mit Faservolumengehalten bis zu 55%.
  • Niedrige Prozesskosten: Je nach Anforderung und Stückzahl wird mit verschiedensten Werkzeugen und unterschiedlicher Anzahl von Kavitäten gearbeitet. Je nach Injektionsdruck (bei TEUFELBERGER bis 40bar), Temperaturführung und Harzsystem sind Prozesszeiten im Bereich von 5min möglich.  
  • Flexibilität im Fertigungsprozess:  Die Verwendung verschiedener Harzysteme (Epoxidharze, PU Harze) mit unterschiedlichen Eigenschaften und Aushärtetemperaturen und die Verwendung von vielfältigen Kernmaterialien ist möglich. Bei TEUFELBERGER werden auch out-of-mould Injektionen (bis Bauteillängen von 4,5m) bzw. RTM light Verfahren eingesetzt.   
  • T-Igel® tauglich: Eine optimale Einbindung der T-IGEL® Verbindung ist durch den RTM Prozess gewährleistet. 


Vakuuminfusion

Die Vakuuminfusion ist speziell für Bauteilprojekte mit geringen Stückzahlen und die Realisierung von Funktionsdemonstratoren mit geringen Außentoleranzanforderungen eine einfache und wirtschaftliche Alternative. TEUFELBERGER hat die Infusionstechnologie für dreidimensionale Hohlbaustrukturen optimiert.

Bei der Vakuuminfusion wird das flüssige Harz bei erhöhter Temperatur mit Unterdruck in den Faserpreform gesaugt und durchtränkt dabei die trockenen Fasern. Spezielle Anguss- und Abguss-Systeme ermöglichen die kontrollierte Bewegung der Harzfront. Der Preform wird dabei an der Außenseite mit flexiblen Membranen und Folien abgedichtet. Die Aushärtung erfolgt in einem Ofen.

Die Vorteile der Vakuuminfusion auf einen Blick:

  • Niedrige Prozesskosten: Das Vakuuminfusionsverfahren zeichnet sich durch exzellente Wirtschaftlichkeit bei Prototypen und Kleinserien aus.
  • Auch für sehr große Dimensionen geeignet: Der Prozess ermöglicht Bauteillängen von bis zu mehreren Metern.
  • Flexibilität im Fertigungsprozess: Durch den Einsatz von flexiblen Membranen sind der Bauteilkomplexität bei der Vakuuminfusion wenig Grenzen gesetzt. 


Prepreg Verarbeitung 

Bei TEUFELBERGER wird für spezielle Bauteile (z.B. für Knotenbleche, Schubbleche, Innenliner) auch mit Prepreg Materialien gearbeitet. Dabei werden die vorimprägnierten Gelege und Gewebematten zugeschnitten und auf Stahlformen in einem definierten Schichtaufbau manuell aufdrapiert. Die Konsolidierung erfolgt bei Blechen in temperierten Presswerkzeugen bzw. bei Rohren über Schrumpfschläuche im Umluftofen.   

Die Vorteile von Prepreg auf einen Blick:

  • Ausgezeichnete Bauteilqualität: Durch das vorgetränkte Prepregmaterial sind geringste Porengehalte und hohe Faservoluemengehalte möglich. Durch die unidirektionalen Lagen und den Einsatz von Hochmodulfaser schaffen wir eine lastgerechte Faserablage und die Herstellung von Bauteilen mit hoher spezifischer Steifigkeit. 
  • Kostengünstige & flexible Fertigung: Die höheren Materialkosten des Prepregmaterials können bei einfachen Bauteilgeometrien und im mittleren Stückzahlbereich durch eine schnelle und flexible Fertigung mit einfachen Fertigungshilfsmitteln kompensiert werden.