Konzeptionierung und Verfahrensanalyse eines neuartigen Pressverfahrens zur Herstellung endlosfaserverstärkter Kunststoffbauteile in Großserie

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Aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften und geringen Dichte bieten Faserverbundkunststoffe (FVK) besondere Vorteile bei dynamisch belasteten Bauteilen. Der Einsatz von FVK anstelle metallischer Werkstoffe ermöglicht eine Gewichtsreduktion, was zu Einsparungen bei der Energie für Beschleunigung und Bewegung führt. In der Automobilindustrie werden metallische Materialien zunehmend durch FVK ersetzt, um das Fahrzeuggewicht zu verringern und den Energie- und Kraftstoffbedarf zu senken. Dies führt zu Kosteneinsparungen, reduzierten CO2-Emissionen, gesteigerter Nutzlast und verbessertem Fahrvergnügen durch optimierte Fahrdynamik. Für den breiten Einsatz von strukturellen FVK in der Automobilproduktion sind jedoch hochproduktive Fertigungsverfahren erforderlich, die über 10.000 Bauteile pro Jahr auf einer Produktionslinie ermöglichen. Aktuell fehlen solche Verfahren. Im Rahmen der Forschergruppe 860 der Deutschen Forschungsgemeinschaft wurden neuartige automatisierte Prozessketten zur Fertigung von endlosfaserverstärkten Strukturbauteilen mit über 50 % Faservolumenanteil in unter 10 Minuten Zykluszeit entwickelt. Die Analyse des Prozessschrittes „Formgebung und Vernetzung“ führte zur Entwicklung eines neuen Werkzeug- und Prozesskonzepts. Die Ergebnisse ermöglichten die Bereitstellung robuster Technologien und Verarbeitungsvorschriften, was die Fertigung qualitativ hochwertiger Bauteile mit Polyurethan- oder Epoxidmat