Mit zwei der insgesamt drei verliehenen AVK-Innovationspreise des Jahres 2019 wird das Know-how sächsischer Werkstoff- und Leichtbauforscher gewürdigt. Im Projekt FuPro haben Wissenschaftler des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden maßgeblich an einem neuartigen Fertigungsprozess zur Kombination von Organoblechen, Faserverbund-Hohlprofilen und Spritzgieß-Knotenstrukturen mitgearbeitet. Forscher des Instituts für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden erhielten die Auszeichnung für ein Verfahren zur simulationsgestützten, textiltechnischen Integration temporärer Strömungskanäle in textile Verstärkungshalbzeuge.
Im Projekt FuPro entwickelte ein interdisziplinäres Team aus Industrie und Wissenschaft eine neuartige Technologie, die erstmals Faserverbund-Hohlprofile mit kontinuierlichem Faserverlauf in hybride Organoblech-Spritzgießstrukturen integriert. So entstehen hochbelastbare Strukturbauteile, mit denen das konstruktive und werkstoffliche Leichtbaupotenzial der Komponenten im Sinne eines Baukastensystems bestmöglich ausgeschöpft werden kann.
Unter Federführung der Brose GmbH und des ILK wurde diese Bauweise nun im Anwendungsmaßstab umgesetzt. Der realisierte Herstellungsprozess mit nur zwei Werkzeugen ist dabei hinsichtlich Ressourceneffizienz und Wirtschaftlichkeit zukunftsweisend. Das hohe Einsatzpotenzial der Technologie wurde am Beispiel einer Gurt-Integrallehne nachgewiesen. Hierbei konnten im Vergleich zur klassischen Lösung über 30 Prozent Massereduktion erreicht und zehn Stahl-Stanzbiegeteile sowie zugehörige Füge- und Lackierprozesse durch eine integrale Lösung auf Thermoplast-Basis ersetzt werden. Durch die damit verbundenen Kosteneinsparungen bestehen auch in wirtschaftlicher Hinsicht hohe Erfolgsaussichten für die FuPro-Technologie. Die Innovationspreis-Jury mit Vertretern aus Wissenschaft und Wirtschaft würdigte diesen Erfolg mit einem Preis in der Kategorie „Prozesse und Verfahren“.
Die Wissenschaftler des ITM haben das Verfahren zur simulationsgestützten, textiltechnischen Integration temporärer Strömungskanäle in textile Verstärkungshalbzeuge gemeinsam mit Kollegen der TU Clausthal entwickelt und dafür den Preis in der Kategorie „Forschung und Wissenschaft“ erhalten. Aktuell ist die Herstellung großflächiger Faserkunststoffverbund-Bauteile im VARI-Infiltrationsverfahren mit einer hohen Zykluszeit, einem hohen Materialabfall und einem hohen manuellen Arbeitsaufwand verbunden. Neben dem zeitintensiven Laminataufbau ist insbesondere der Infiltrationsprozess aufgrund der langen Fließwege sehr langwierig. Dieser wird maßgeblich durch die Durchlässigkeit, der sogenannten Permeabilität, der textilen Struktur beeinflusst. In der Praxis werden daher zur Beschleunigung Harzverteil- und Fließunterstützungssysteme eingesetzt, die zu einem hohen Abfallaufkommen führen.
Mit der erfolgreichen prämierten Entwicklung ist eine deutliche Erhöhung der Permeabilität und damit eine Senkung der Infiltrationszeiten um ca. 50 Prozent bei gleichen mechanischen Bauteileigenschaften erreichbar. Bei Verwendung der neuartigen Halbzeuge sind für die Infiltration keine zusätzlichen Fließhilfen und komplexe Matrixzuführ- und Verteilsysteme mehr notwendig. Dadurch ist zusätzlich die Vor- und Nachbereitungszeit des Prozesses, sowie das Abfallaufkommen deutlich reduziert. Somit wird mit den Entwicklungen eine neue ressourcenschonende und nachhaltige Methode zur schnellen Fertigung von Faserverbundbauteilen bereitgestellt.
