EFFEKT - Modellverarbeitungsprozess für eine effektive endkonturnahe Fertigung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen - Dresden

Das ForMaT-Vorhaben

 

Mit immer weniger Ressourceneinsatz immer leistungsfähigere Produkte auf den Markt zu bringen, ist insbesondere für die in den neuen Bundesländern aufstrebenden Industrien des Automobilbaus und des Maschinenbaus essenziell. „Leichtbau“ ist  zum Schlagwort für eine Vielzahl von Technologien und Materialien avanciert. Leichtgewichtige Automobile aus Kohlefaser sind ein Beispiel hierfür. Solche Verbundmaterialien erlauben ungeahnte Anwendungsmöglichkeiten, die geringes Gewicht und hohe Beanspruchbarkeit vereinen.

Gegenstand des Vorhabens ist die praxisgerechte Umsetzung eines neuartigen Verarbeitungsprozesses zum Heißpressen eines Alternativmaterials, dem Hybridgarn-Textil-Thermoplast  (HGTT). Das Projekt hat zum Ziel, diesen Fertigungsprozess für die Serienfertigung von Bauteilen  aus HGTT  hinsichtlich Materialverbrauch und Energieeffizienz zu optimieren. Um marktfähig zu sein, müssen außerdem bisher nicht realisierbare Produkteigenschaften gewährleistet werden.

Das Projektteam verknüpft mehrere innovative Lösungsansätze zu einem durchgängigen Verarbeitungsprozess und vereint dabei die jeweiligen Vorteile, um  die Bearbeitung dieses Materials wirtschaftlich und ressourcenschonend zu gestalten:

  • Belastungsgerechte Modellierung von Bauteilen aus HGTT
  • Qualitätssichernde Prüfmethoden entlang des gesamten Bearbeitungsprozesses
  • Eine vollautomatisierte Kette, die vom Ausschneiden des Ausgangsmaterials mit einem hocheffizienten Plasmaschneider über eine präzise Stapel- und Transportvorrichtung (HEXAPOD) bis hin zum Verpressen der Lagen zum Bauteil mit einem energieeffizienten Werkzeug (MELATO) in einer modularen Presse (Quasi-angetriebenes Werkzeug) alle Prozessschritte berücksichtigt.

Die Ziele

Ziel des Projektes ist es, diesen Prozess in einem Innovationslabor (InnoLab) umzusetzen und kontinuierlich zu verbessern, ohne die Anforderungen des Leichtbaumarktes aus den Augen zu verlieren. Unterstützt wird dies durch den Aufbau einer Pilotanlage und ihren Einsatz für ein Demonstrationsbauteil. Dabei ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit äußerst wichtig, um die zahlreichen Schnittstellen innerhalb des Bearbeitungsprozesses berücksichtigen zu können.

Neben diesen technisch orientierten Zielen strebt das Projektteam auch die schnellstmögliche Umsetzung im Markt des Leichtbaus an. Dazu werden zusätzliche Maßnahmen realisiert:

  • Auf den Markt ausgerichtete Anwenderstudien, um mögliche Absatzpreise und realistische Kosten einschätzen zu können und den Bearbeitungsprozess auf diese Kriterien effizient zu trimmen, beispielsweise durch Erhebung direkter und indirekter Preisbereitschaften und systematische Wirtschaftlichkeitsrechnungen zum Pilotprozess
  • Eine systematische und professionelle Öffentlichkeitsarbeit, um die Vorteile des Bearbeitungsprozesses bekannt zu machen und mögliche Anwender für einen Einsatz in ihrem Unternehmen zu gewinnen
  • Regelmäßig stattfindende Seminare und Workshops, um intern unterschiedliche Arbeitsweisen zu verstehen und abzustimmen und extern Unternehmenspartner mit ihrem Erfahrungsschatz einzubinden

Die thematischen Schwerpunkte

Die Projektpartner bilden innerhalb des InnoLabs drei Forschergruppen, die unterschiedliche Schwerpunkte bearbeiten und dennoch stark miteinander kooperieren:

  • Forschergruppe 1 - Preformauslegung und Prozessgestaltung: Belastungsgerechte Auslegung  des Bauteils und Festlegung der Parameter zur Bearbeitung und Sicherstellung einer reproduzierbaren Qualität durch Überwachung der Parameter
  • Forschergruppe 2 - Preformhandling: Sicherstellen eines reibungslosen und effizienten Zusammenspiels beim Schneiden und Stapeln der Lagen sowie bei der Übergabe an die  Presse
  • Forschergruppe 3 - Heißpressen:  Durchführen des eigentlichen Pressvorgangs des Ausgangsmaterials zum endgültigen Bauteil unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten

Die Partner

Das interdisziplinäre Projektteam verbindet sechs Institute der Fakultät Maschinenwesen und nutzt die Unterstützung der Wirtschaftswissenschaften:

  • Prof. Dr.-Ing. habil. K. Großmann, Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik
  • Prof. Dr.-Ing. habil. W. Hufenbach, Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik
  • Prof. Dr.-Ing. habil. H. Rödel,  Institut für Textil- und Bekleidungstechnik
  • Prof. Dr.-Ing. habil. U. Füssel, Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik, Professur Fügetechnik und Montage
  • Prof. Dr.-Ing. habil. E. Beyer, Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik, Professur Laser- und Oberflächentechnik
  • Prof. Dr.-Ing. V. Thoms, Institut für Formgebende Fertigungstechnik
  • Prof. Dr.-Ing. M. Schmauder, CIMTT - Zentrum für Produktions¬technik und Organisation
  • Prof. Dr. Stefan Müller, Fakultät Wirtschaftswissenschaften, Lehrstuhl für Marketing

Neben Vertretern dieser Institute wurden bereits zahlreiche namenhafte Unternehmen aus der Region für das Projekt gewonnen:

  • P-D Glasseiden GmbH, Oschatz
  • Siebenwurst GmbH & Co. KG Modellfabrik und Formenbau, Dietfurth
  • Kjellberg Finsterwalde Plasma und Maschinen GmbH, Finsterwalde
  • TPS Transfer- und Profilsysteme GmbH, Radeberg
  • Industriepartner GmbH, Coswig
  • FMK Feinblech- und Metallsonderkonstruktion GmbH, Dresden
  • MITRAS Composites Systems, Radeburg
  • MAB Maschinen- und Anlagenbau GmbH, Radebeul
  • REHOLZ GmbH, Kesselsdorf
  • Dieffenbacher GmbH + Co. KG, Eppingen
  • IHK Dresden gGmbH, Dresden
  • BVMW Sächsische Schweiz
  • ZTS GmbH, Glaubitz

Kontakt

Herr Prof. Dr. Knut Großmann
Technische Universität Dresden
Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik
Sprecher für das Produktionstechnische Zentrum Dresden der TU Dresden (ProZeD)
01062 Dresden
Tel.: (0351) 463 34358
Fax: (0351) 463 37073
E-Mail: mailbox[at]iwm.mw.tu-dresden.de
Internet: http://effekt.cimtt.de/