Ziel der Entwicklung
Ziel des Vorhabens ist die Schaffung von Grundlagen zur Erzeugung von multiaxialen trockenen Carbon-Faserstrukturen mit abfalloptimiertem Gelegeaufbau. Betrachtet man die neuesten Veröffentlichungen zum mittelfristigen Verbrauch an Carbonfasern wird mit einer immensen Steigerung bis zum Jahr 2020 gerechnet. Werden im Jahr 2013 zirka 46.500 Tonnen verarbeitet, steigt dieser Wert bis zum Jahr 2020 auf schätzungsweise zirka 89.000 Tonnen. Diesen positiven Zahlen stehen die Bauteilkosten beim Einsatz von Stahl mit fünf Euro pro Kilogramm, von Aluminium mit zehn Euro pro Kilogramm und Kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) mit 100 Euro pro Kilogramm gegenüber. Daraus lässt sich der erforderliche Handlungsbedarf für den verstärkten Einsatz dieser für den Leichtbau und der damit verbundenen Energieeinsparung bestens geeigneten CFK-Halbzeuge ableiten. Durch verbesserte Verfahren und Verringerung des Abfalls müssen die Kosten verringert werden. Deshalb sollte im Rahmen des Forschungsvorhabens versucht werden, ein Verfahren zu entwickeln, das bei hoher Mustermöglichkeit im Legeprozess den Abfall durch konturnahes Legen verringert. Damit wird ein Beitrag geleistet, die Kosten für den Anwender zu senken.
Vorteile und Lösungen
Dem Kunden bietet die Technologie die Möglichkeit der Preformfertigung bei hoher Flexibilität bezüglich Form und Lagenaufbau und gleichzeitig reduziertem Verschnitt. Daraus resultiert ein enormes Sparpotenzial bezüglich des recht teuren Ausgangsmaterials der Carbonfasern. Da deren Herstellung recht ressourcenintensiv ist ergeben sich so nicht nur potentielle Ersparnisse für Kunden, sondern auch eine effektivere Nutzung der investierten Rohstoffe und Energie, und eine Verminderung teurer und nur bedingt recycelbarer Abfälle. Gegenüber anderen Technologien am Markt, beispielsweise dem Zuschnitt aus Bahnware, bietet das Verfahren besonders den Vorteil des deutlich reduzierten Abfalls, bei hoher Vielfalt der Bauteilform und des Lagenaufbaus. Bei gleichem Bauteilausstoß sinkt so der Materialeinsatz um 18 bis 40 Prozent.
Zielgruppe und Zielmarkt
Primär scheint uns die Technologie besonders für den Fahrzeugbau interessant, beobachtet man den Zuwachs an Bedeutung von Carbonfasern in diesem Segment im Verlauf der letzten Jahre. Aber auch Luft- und Raumfahrt inkl. Verteidigung, sind potentielle Abnehmer, so führen sie den weltweiten CF-Bedarf mittlerweile an mit einem Anteil von 30 Prozent.
Ebenso hat sich im erwähnten Fahrzeugbau die benötigte Tonnage an Carbonfasern im Jahr 2013 mehr als verdoppelt, wozu BMW mit dem Produktionshochlauf der i-Modelle sicherlich einiges beigetragen hat. Wie schon erwähnt, wird im Bereich des Fahrzeugbaus großes Anwendungspotential der FuE-Ergebnisse gesehen. So gibt es bereits Gespräche mit BMW und VW zu dem im Forschungsprojekt entwickelten Ansatz für eine endkonturnahe Verlegung der Carbonfaserrovings.
Es ist vorgesehen, dass das Cetex Institut gemeinnützige GmbH auch im Rahmen des wirtschaftlichen Geschäftsbetriebes in die Serien-Entwicklungen der Lege-Anlage einbezogen wird. Mit der Karl Mayer Textilmaschinenfabrik GmbH Chemnitz wurde diese Verfahrensweise in den letzten Jahren mehrfach erfolgreich praktiziert. Nach Abschluss der Forschungsarbeiten ist geplant, zusammen mit dem Praxispartner das entwickelte Konzept in eine Serienanlage umzusetzen. Ein entsprechendes Interesse an dieser Anlage ist von allen namhaften deutschen Automobilherstellern zu verzeichnen.
Die gewonnenen Erkenntnisse des Forschungsthemas finden in zahlreichen anderen Projekten unserer Firma Anwendung. Mögliche Verbesserungen wurden erkannt, und es wird im Moment daran gearbeitet, diese umzusetzen. An oberster Stelle stehen dabei die weitere, deutliche Reduzierung des Abfalls mit der Zielstellung, je nach Bauteilkontur von 25 Prozent bis 40 Prozent gegenüber Bahnware, eine Erhöhung der Produktivität durch das Verringern von Taktzeiten, sowie unternehmensintern, die Umsetzung der einseitigen Nähtechnik zum Fixieren der Carbonfaser-Strukur für Folgeprozesse.