Composites: Durchbruch dank Automatisierung

Automobil- und Flugzeugindustrie setzen auf hochfeste, leicht Bauteile aus Faserverbunden. Jedoch sind noch große Anstrengungen nötig, sollen Karbon- und andere Faserverbunde in Serie gehen.

Susanne Bader

LANDSBERG. Vor allem Karbon gilt derzeit als der Werkstoff der Zukunft, bietet es doch gegenüber Stahl eine Gewichtsreduzierung von bis zu 70%, gegenüber Aluminium von bis zu 30% – ideale Voraussetzungen vor allem für Elektroautos. BMW setzt auf die „Wunderfaser“ und hat im amerikanischen Moses Lake mit dem Chemieunternehmen SGL Carbon eine eigenen Fabrik errichtet. Dort sollen im großen Stil Kohlefasermodule für Elektroautos produziert werden. Die Konkurrenz zieht nach: Daimler arbeitet mit dem japanischen Karbonhersteller Toray zur Herstellung einzelner Karbonteile zusammen, Audi will mit Voith eine automatisierte Fertigung für diese Teile erstellen.

Um eine Serienfertigung der Karbon-Bauteile zu erreichen, für die bisher viel Handarbeit nötig ist, muss die Automatisierung des Produktionsprozesses stark vorangetrieben werden. „Die Serienfertigung von Composites ist eine große Herausforderung“, bestätigt André Duffe vom Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen. Allein fünf Institute der Hochschule beschäftigen sich mit dem Thema. Bisher versagten alle Automatisierungsansätze, die es bisher gibt, denn Textil müsse anders gehandhabt werden als Blech, so Duffe. Doch gehe man davon aus, dass die automatisierte Serienfertigung von Composites bis 2020 möglich werde.

Das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München am Standort Augsburg erforscht, wie in der Faserverbundtechnik eine wirtschaftliche Automatisierung erreicht werden kann. „Wir wollen zentrale Prozessschritte durch eine geeignete Anlagentechnik möglich machen“, sagt Claudia Ehinger, Leiterin des Forschungsfeldes „Handhabung formflexibler Bauteile“. Dass die Teile in geringen Stückzahlen, aber in hoher Variantenvielfalt und unter hohen Qualitätsanforderungen hergestellt werden müssen, sei eine besondere Herausforderung. Am iwb wurde nun ein System entwickelt, das das Greifen und Handhaben von geschnittenen, trockenen CFK-Teilen dank Niederdruck-Flächensaugen ermöglicht. Folgeprojekte sind die automatische Entformung sowie das Handling der Preforms.

Bei der J. Schmalz GmbH befasst man sich derzeit mit der Frage, welche Greifersysteme für Faserverbunde geeignet sind. Strömungsgreifen und Vakuumtechnik bieten eine Lösung, wobei Trockenmaterial und poröse Werkstücke besondere Herausforderungen setzten, so Kai Kohler. Doch mit dem Handling endet die Aufgabe noch nicht, so Duffe: „Eine Industrialisierung erfordert die Inline-Fehlerdetektion und es müssen dringend Qualitätsregelkreise implementiert werden.“ Und weitere Aufgaben warten: So arbeiten die Werkzeughersteller daran, eine Norm für Karbonteile einzuführen, damit die Anzahl der Werkzeugvarianten geringer wird.