Ziel der Entwicklung
Das bisher genutzte Verfahren zur Herstellung von Hybrid-Roving-Materialien (Commingling-Verfahren) erzeugt hybride Faserbündel, welche qualitativ nicht den aktuellen Marktanforderungen entsprechen. Es entstehen vor allem Schlaufen und Faserbrüche im Hybridroving, welche die Weiterverarbeitung zu Faser-Kunststoff-Verbund (FKV)-Halbzeugen erschweren. Zudem ist das Commingling-Verfahren sehr kosten- und energieintensiv. Für die Vermischung der Rovings kommt Druckluft zum Einsatz, eine Technologie mit einem extrem niedrigen Wirkungsgrad von zirka fünf Prozent.
Ziel dieses Projektes war die Entwicklung eines neuartigen Verfahrens und einer dazugehörigen neuartigen Versuchsanlage zur flexiblen Herstellung von Hybrid-Roving-Materialien in Form von Hybridrovings. Dabei soll die Herstellung dieser Materialien kostengünstiger, effektiver und qualitativ hochwertiger erfolgen als bei dem Markt beherrschenden Commingling-Verfahren.
Vorteile und Lösungen
Es wurde eine Versuchsanlage zur flexiblen Herstellung von Hybrid-Roving-Materialien, den sogenannten Hybridrovings, entworfen und konstruiert. Durch das patentierte Verfahren und die zugehörige Anlage können auf Basis eines neu erarbeiteten Vermischungsprinzipes kundenspezifisch verschiedene Materialkombinationen hergestellt werden. Es ist möglich, Materialkombinationen aus Verstärkungsfasern (Glas, Basalt, Carbon, Aramid oder hochfesten Polymerfasern) mit Matrixfasern (PP, PET, PA, PPS, PEEK) zu kombinieren, aber auch Spezialkombinationen aus unterschiedlichen Verstärkungsfasern oder der Kombination von Verstärkungsfasern mit Metallfasern zu realisieren. Vorteile des neuartigen Hybridrovings sind die drehungsfreie und vollständig gestreckte Faserlage und die damit verbundene optimale Eigenschaftsausnutzung der Verstärkungsfasern, wie auch eine sehr gute Homogenität, wodurch in späteren Prozessschritten eine hervorragende Verarbeitung erzielt werden kann. Zudem ermöglicht der textile Charakter des Hybridrovings auch das Legen komplizierter Bauteilgeometrien, sodass nahezu jedes denkbare FKV-Bauteil hergestellt werden kann.
Die Herstellung der neuartigen Hybridrovings ist zudem wesentlich kostengünstiger als das aktuell auf dem Markt vorherrschende Commingling-Verfahren. Ursachen dafür sind, dass das teure Produktionsmedium Druckluft für die Herstellung des Hybridrovings nicht zum Einsatz kommt und auf der Versuchsanlage gleichzeitig in mehreren Spuren produziert werden kann.
Zielgruppe und Zielmarkt
Der neuartige Hybridroving kann vom Anwender in allen Bereichen der FKV-Herstellung eingesetzt und mit den textilen Verarbeitungsprozessen Weben, Flechten und Wickeln weiterverarbeitet werden. Dies ist vor allem auf den textilen Charakter des Hybridrovings zurückzuführen. Die Halbzeuge, zum Beispiel Organobleche, Profile und Pipes, können im Automobil-, Flugzeug- und Schienenfahrzeugbau, im Sportbereich sowie in der Öl- und Gasindustrie Anwendung finden. Das Cetex Institut, die thermoPre ENGINEERING GmbH und The FilamentFactory GmbH haben einen Kooperationsvertrag für die Entwicklung, Herstellung und Vermarktung der neuartigen Hybridmaterialien geschlossen. Damit sollen dem Endanwender die Hybridrovings nicht nur anwendungsangepasst geliefert werden können, sondern es wird auch das Engineering für spätere Bauteilanwendungen inklusive dem Prototyping der FKV-Bauteile angeboten. Im Rahmen der Vereinbarung soll das Verfahren durch die Projektpartner gemeinsam weiterentwickelt und bis zur Serienproduktion überführt werden.