Großserientaugliche Fertigungsprozesse im Fokus

Die größte Herausforderung für die Industrie bleibt die Entwicklung und Optimierung großserientauglicher Fertigungsprozesse. Auf der Messe zeigt die Industrie passende Produktions- und Verarbeitungsprozesse, Material-Innovationen und aktuelle Leichtbau-Projekte. Ein Schwerpunkt wird die Produktionstechnik in der Composite-Fertigung sein. Die VDMA-Mitgliedsfirmen referieren unter anderem über die Automatisierung von Logistikabläufen, die Preform-Produktion, wirtschaftliche Herstellung thermoplastischer Strukturbauteile und Verbindungstechniken für die Großserie.

Neue Ideen werden zudem auf Sonderflächen wie der Product Demonstration Area, der Industry meets Science oder dem Bio-based Pavilion vorgestellt. Auf der Sonderfläche Industry meets Science werden primär aktuelle Entwicklungen und Highlights aus den Bereichen Prozesstechnik, Auslegung und Qualitätssicherung begreifbar gemacht. Realisiert wird die Sonderfläche vom Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen und weiteren Partner-Instituten. Im Mittelpunkt stehen klassische duroplastische Werkstoffe, thermoplastische Composites und auch innovative Matrices wie Polyurethane und in-situ polymerisierende Thermoplaste.

Ergänzt wird das Angebot durch eine Vielzahl an Demonstrationsbauteilen und Führungen zu ausgewählten Highlights. Zu den Ausstellern gehören die Euro-RTM-Group, Büfa, RH Schneidtechnik, 3D Core und die TU Dresden. Premiere feiert der Bio-based Pavilion. Holzmehl, Baumwolle, Flachs, Jute oder Hanf: Naturfasern gewinnen als Bio-Verbundwerkstoffe zunehmend an Bedeutung. Mit dem Bio-based Pavilion, der in Zusammenarbeit mit dem Nova-Institut, Hürth, entsteht, zeigt die Composites Europe die Vorteile und Potentiale der Biofasern. Neben Unternehmen aus dem Bereich WPC und NFC sind auch Firmen aus dem Bereich der bio-basierten Duro- und Thermoplasten vertreten.

Internationale AVK-Tagung

Die internationale AVK-Tagung bringt zum Auftakt der Composites Europe wieder die führenden Composites-Experten aus ganz Europa in Düsseldorf zusammen. Vom 6. bis 7. Oktober berichten internationale Referenten über Material-Innovationen, Produktionsverfahren, das Zusammenspiel verschiedener Materialien oder den richtigen Materialmix. Einen besonderen Fokus richtet die Tagung auf die für die gesamte Composites-Industrie relevanten Themen Recycling und Normung / Standardisierung.

Ob schlank und schmal oder extrabreit

Das Rennen um die Vorherrschaft am Himmel führt über die Composites-Branche. Immer neue Wettbewerber knabbern an den Marktanteilen der renommierten Hersteller. Und weil die Kunden immer neue Anstrengungen zur Verbesserung der Effizienz erwarten, setzen alle Anbieter in zunehmendem Maße auf Materialien aus Faserverbundwerkstoffen.

Es ist erst wenige Wochen her, dass der Airbus A350 XWB seine ersten beiden Langstreckenflüge mit Passagieren erfolgreich absolviert hat. Das Pres-
tigemodell von Airbus ist ein Symbol für den Siegeszug von Faserverbundwerkstoffen in der Aerospace-Industrie. Knapp 100 Jahre nachdem Junkers 1919 in Dessau das erste Ganzmetall-Flugzeug der zivilen Luftfahrt auf die Reise schickte, besteht der A350 XWB heute bereits zu 53 Prozent aus Kohlefaserverbund-Werkstoffen (CFK). Beim großen Bruder A380 liegt der Anteil immerhin bei 28 Prozent. Und auch Konkurrent Boeing fertigt seinen Dreamliner B787 zur Hälfte aus dem Composite.

Mit ihren Großraumjets treiben die beiden Unternehmen die Entwicklung auf dem CFK-Markt entscheidend voran. Dessen sind sich auch die Veranstalter der Messe Composites Europe bewusst und räumen Faserverbundkunststoff-Lösungen für die Luftfahrt einen breiten Raum ein. Auf der Fachmesse zeigen diesmal namhafte Unternehmen der Branche ihre neuesten Entwicklungen für die beiden großen Flugzeughersteller.

Erstes chinesische Mittelstreckenflugzeug setzt auf Composites

Auch die Aussteller Evonik Industries, Essen, und Secar Technologie haben sich zusammengeschlossen, um die industrielle Serienfertigung von Composite-Komponenten für die Luftfahrt-industrie voranzutreiben. Dazu haben beide Unternehmen Ende vergangenen Jahres das Joint Venture Litecon initiiert. Dabei bringt der Rohstofflieferant sein Wissen in der Materialentwicklung ein und setzt dabei vor allem auf den Strukturschaum Rohacell. Secar,Mürzzuschlag-Hönigsberg, Österreich, stellt seine Kompetenzen in der Serienfertigung von Leichtbauteilen zur Verfügung.

Wenn im kommenden Jahr das erste chinesische Mittelstreckenflugzeug, das vollständig in der Volksrepublik entwickelt und gefertigt wurde, zum Jungfernflug abhebt, dann wird auch Rohacell mit an Bord sein. Der Passagierjet C919 soll Platz für 168 Passagiere bieten und eine Reichweite von bis zu 5.555 Kilometern haben. Nach Angaben von Comac ist es konkurrenzfähig gegenüber den Modellen der Wettbewerber, wie beispielsweise dem Airbus A320 und der Boeing 737. Evonik Industries liefert eine passgenaue Leichtbauanwendung für das Flugzeug. Dank dieser spart der Jet Gewicht und verbraucht weniger Treibstoff.

Das macht ihn energieeffizient. Für den hinteren Teil des Rumpfs, das sogenannte Kabinendruckschott, hat das Unternehmen den Prototypen eines Großbauteils aus Rohacell entwickelt. Dieser Verbundwerkstoff auf PMI-Basis (Polymethacrylimid) ist zum einen extrem leicht. „Nur fünf Monate nach Freigabe der Entwürfe haben wir das Formteil gebrauchsfertig geliefert und stehen Comac auch bei der Weiterentwicklung zur Seite“, erklärte Uwe Lang, Marketing-Experte von Evonik im Bereich Aircraft und Ansprechpartner für den chinesischen Markt. „Die Flugzeugbauer wollen hochwertige Materialien bei leichtem Gewicht und wirtschaftlich soll das Ganze natürlich auch sein. Da kann Rohacell punkten.“ Deshalb sei es kein Wunder, dass der Verbundwerkstoff schon seit vielen Jahren ein gefragtes Material in der Luftfahrtindustrie ist.

Leichtbau beflügelt Rotorblätter

Aber auch auf dem Gebiet der Windenergie baut die Messe ihr Engagement weiter aus. „Mit Hanno Fecke konnte einer der profiliertesten Windmesse-Organisatoren für die Unterstützung der Composites Europe gewonnen werden“, so Annkathrin Lange, Projektleiterin der Composites Europe. Unter seiner Leitung entwickelte sich die Husum Wind Energy zur Leitmesse der Windenergie. Ebenfalls unter seiner Führung entstand die New Energy Husum.

Da fast jeder siebte Besucher der Composites Europe aus dem Windenergiesektor kommt, ist diese Entscheidung logisch. „Die Windenergie steht vor den Herausforderungen eines stetig zunehmenden Kostendrucks“, erläutert Fecke seinen Schritt. „Automatisierung und Serienfertigung setzen Innovation und neue Werkstoffe voraus.“

Alle derzeit installierten 23.645 Windkraft-Anlagen hierzulande leisten rund 33.730 MW, was 1.427 kW pro Windrad entspricht. Zum Vergleich: 2003 lag der kumulierte Bestand bei 15.387 Anlagen, die etwa 14.609 MW leisteten, was einen Mittelwert von 949 kW bedeutet. Diese Zahlen des Bundesverbandes Windenergie zeigen zum einen, wie sich sowohl Bestand als auch Kapazität deutlich erhöht haben und zum anderen, dass ein heute gebautes Windrad deutlich größer ist und mehr Leistung bringt als noch vor zehn Jahren. Dieser enorme Fortschritt wäre ohne den weitreichenden Einsatz von Leichtbau-Werkstoffen wie Faserverbunden undenkbar.

Aktuelle Automatisierungskonzepte bei der Herstellung von Rotorblättern von Windenergieanlagen beschränken sich auf das automatisierte Ablegen der stark gespannten Gurte der Rotorblätter. Auch wenn diese Ideen vielversprechend und sinnvoll sind, so lassen sie sich nicht auf die übrigen Produktionsprozesse der Rotorblätter anwenden, da es sich hier um komplizierte geometrische 3D-Formen handelt. Diese Komplexität verhindert eine reibungslose Abwicklung von automatisierten Prozessen, die zudem viel zu teuer wären.

2-dimensionales automatisiertes Schichten von NCF-Lagen

Die Saertex-Gruppe, Saerbeck, ist ein Marktführer in der Entwicklung und Herstellung multiaxialer Gelege aus Glas-, Aramid- und Carbonfasern zur Fertigung von Faserverbundwerkstoffen, und hat zusammen mit Partnern das Innovationsprojekt Mapretec vorangetrieben. Dabei geht es um die zweidimensionale automatisierte Schichtung von einzelnen NCF-Lagen, die anschließende mithilfe der 3D-Preform-Technik in Form gebracht werden. Der Vorteil liegt in der Zeitersparnis beim Preform-Prozess gegenüber den herkömmlichen Verfahren, wobei die Komplexität sich soweit in Grenzen hält, so eine Automation möglich ist. Bei diesem Verfahren erfolgt das Drapieren der einzelnen Lagen zu einer 2D-Preform auf einem Verformungsfeld mit flexibler Membran. Darunter liegende Hydrauliksensoren formen dann das geschichtete Material in der Rotorblatt-Teilpressform, die über die Membran gelegt wird.

Das Preforming startet am Neutralpunkt des geschichteten Materials und verformt die 2D-Lagen zu einer 3D-Preform. Die Zeitersparnis bei der Drapierungszeit und die Möglichkeit, die Preform-Prozesse parallel laufen zu lassen, um den Aufwand für die Gelege in der Rotorblattform zu reduzieren, sind dabei die wichtigsten Vorteile. Neben der höheren Prozessgeschwindigkeit gegenüber dem manuellen Verfahren bietet Mapretec noch andere Vorzüge. So reduziert der Einsatz von empfindlichen, flexiblen Hybridgeweben Form- und Positionsfehler. Die hohe Präzision des Prozesses führt zu einer verbesserten Qualität des Endprodukts. Aufgrund dieser Genauigkeit kann die Anzahl der Gewebelagen für ein Rotorblatt reduziert werden, ohne dass dies die Ausfallssicherheit beeinträchtigt. Diese Gewichtseinsparungen ermöglichen wiederum eine ressourcenfreundliche Produktion und einen wirtschaftlicheren Betrieb der Windenergieanlage.