Ein neues Verfahren zur Herstellung von komplexen Faserverbundbauteilen soll zukünftig eine nachhaltigere und wirtschaftlichere Produktion von Fahrradrahmen ermöglichen. Im Innovationsprojekt „FiberSense“ wird ein sensorgestütztes Harzinfusionsverfahren zur automatisierten Herstellung hochkomplexer Bauteile aus infusionsoptimierten CFK-Preforms entwickelt. Drei Kooperationspartner:innen – die all ahead composites GmbH, die Liquisign OHG und das Faserinstitut Bremen e.V. (FIBRE) – arbeiten gemeinsam an der Umsetzung. Das im Rahmen von "KMU-innovativ: Produktionsforschung" vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über 2,5 Jahre geförderte Projekt "FiberSense" erhält eine Zuwendung von rund 682.000 Euro.
Die zentrale Rolle des Radverkehrs für die Mobilität der Zukunft spiegelt sich in den Umsatzzahlen der deutschen Fahrradindustrie wider und verlangt nach einer Produktion in Deutschland, die auch im internationalen Vergleich konkurrenzfähig ist. Die Fertigung carbonfaserverstärkter Fahrradrahmen wird derzeit durch das qualitativ hochwertige, aber sehr zeit-, energie- und kostenintensive Prepreg-Autoklav-Verfahren dominiert. Bei diesem Verfahren werden mit speziellen Harzen vorimprägnierte textile Gewebe (Prepregs) weitestgehend von Hand in Formwerkzeuge eingelegt und anschließend in einem Druckbehälter (Autoklav) ausgehärtet.
Neue sensorgestützte Kombination aus TFP- und RTM-Verfahren spart Ressourcen und Zeit
Das Ziel des Vorhabens ist es, durch die Kombination des präzisen und ressourcenschonenden Tailored-Fiber-Placement-Verfahrens (TFP) und des voll automatisierbaren Resin-Transfer-Moulding-Verfahren (RTM) hochkomplexe Faserverbundbauteile aus trockenen, nicht vorimprägnierten Textilien herzustellen. Das aufwendige, energieintensive Aushärten des Gewebes im Autoklaven erübrigt sich hierdurch. Darüber hinaus ermöglicht die Integration entsprechender Sensorik eine optimale Prozessauslegung und -überwachung. So wird eine ressourcen- und zeitsparende Alternative zu manufakturartigen Verfahren geschaffen und gleichzeitig eine hohe Qualität der Bauteile gewährleistet.
Alternative und nachhaltige Herstellung von Faserverbundbauteilen
Die all ahead composites GmbH setzt Design und Konstruktion eines neuen, intelligenten Werkzeugs um, das mittels integrierter Cure & Flow Front (CFF)-Sensorik die Überwachung des Produktionsprozess ermöglicht und für eine hohe Bauteilqualität garantiert. Dem Faserinstitut Bremen e.V. (FIBRE) obliegt die Entwicklung und Optimierung eines Prozessmodells, welches die optimale Positionierung für Anguss, Absaugung und Sensorik am Werkzeug liefert und während der Produktion zur Prozessüberwachung genutzt werden kann. Die Liquisign OHG entwickelt ein Verfahren, um eine CFF-Drahtsensorik im TFP-Verfahren in das Textil zu integrieren und so infusionsoptimierte, dreidimensionale Halbzeuge zu konzeptionieren, konturlos zu fügen und zur weiteren Verarbeitung zu carbonfaserverstärkten Fahrradrahmen herzustellen.
Die Idee zum Projekt "FiberSense" ist im Rahmen des Innovationsnetzwerks FIMATEC - Fiber Materials Technology for Healthcare and Sports entstanden, das über das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert wird. Im Zuge der Mitgliedschaft werden die Partner:innen aktiv bei der Realisierung von F&E-Projekten sowie der Sicherstellung der Finanzierung unterstützt. Betreut wird FIMATEC von der IWS GmbH, die auch das Antragsmanagement der Kooperationsprojekte übernimmt und die Mitglieder intensiv bei der Entwicklung neuer Technologien begleitet.
Weitere Informationen finden Sie unter www.fimatec-zim.de
Projektpartner:innen "FiberSense"
all ahead composites GmbH | Veitshöchheim | www.bike-ahead-composites.de
Liquisign OHG | Betzdorf | www.liquisign.de
Faserinstitut Bremen e.V. (FIBRE) | Bremen | www.faserinstitut.de