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BMBF-Verbundprojekt OPTO-Light: Photonik unterstützt Fertigung endlosfaserverstärkter hybrider Kunststoff-Komponenten.

Bild 1: Photonische Werkzeuge als Schlüsselelement einer neuartigen Prozesskette zur Herstellung faserverstärkter Multimaterialsysteme mit duroplastischer und thermoplastischer Matrix (Bildquellen: AZL der RWTH Aachen, BMW Group, Groz-Beckert KG, Kern GmbH)

Bild 2: CFK-Karosserie des BMW i3 (Bildquelle: BMW Group)

06.03.14

BMBF-Verbundprojekt OPTO-Light/ KraussMaffei Technologies GmbH

Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) besitzen enormes Leichtbau- und Energieeinsparungspotenzial. Sie werden zunehmend für strukturell hochbelastete und sicherheitsrelevante Bauteile sowie für Funktionskomponenten aus dem Karosseriebau und dem Interieur eingesetzt.

Multimaterialsysteme (MMS) – Kombinationen aus FVK, Metallen und/oder weiteren Leichtbaumaterialien – besitzen darüber hinaus die Fähigkeit weitere Produkt- und Prozessmerkmale gesamtwirtschaftlich zu optimieren. Um jedoch diesen Leistungs-, Gewichts- und Ressourcenvorteil von MMS nutzen zu können, ist eine werkstoffgerechte Fügung der verschiedenen Materialsysteme notwendig.

Diese Herausforderung hat das Anfang Februar gestartete und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt „OPTO-Light“ angenommen. Ziel des Projekts ist es, mithilfe photonischer Verfahren erstmals strukturell belastete, kriechfeste und mit maximaler Funktionsintegration ausgestattete Leichtbauteile aus artungleichen faserverstärkten Kunststoffen (FVK) in einer einzigen Fertigungszelle großserientauglich herzustellen.

Hierfür sollen lastpfadangepasste Faserarchitekture mit duroplastischen Harzsystemen im RTM-Verfahren imprägniert und anschließend – zusammen mit metallischen Einlegeteilen – mit thermoplastischen, langfaserverstärkten Spritzgussmassen hinterspritzt und funktionalisiert werden. Hier ermöglichen Laserbearbeitungsverfahren, die Fügezonen duroplastischer RTM-Bauteile durch selektiven Materialabtrag vorzubereiten und so erstmals eine hinreichende Qualität der erzielten intrinsischen Verbindung zu erreichen.

Das Projekt fordert eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von Experten der FVK-Bauteilherstellung, vertreten durch KraussMaffei Technologies GmbH und BMW AG, sowie der Opto- und Lasersystemtechnik, hier ARGES GmbH, Precitec GmbH & Co. KG, Sensortherm GmbH und Steinbichler Optotechnik GmbH. Das Aachener Zentrum für integrativen Leichtbau (AZL) der RWTH Aachen fungiert aufgrund der Erfahrungen in beiden Schwerpunktbereichen als Prozess- und Systemintegrator.

Die „OPTO-Light“-Projektarbeit bildet die Grundlage zur Erhöhung des Anteils an thermoplastischen Stützstrukturen und somit einer Minimierung der Bauteilwandstärke in der duroplastischen Hauptstruktur, die Fertigung komplexer Geometrien und die Integration von Funktionselementen. Für die branchenübergreifende wirtschaftliche Anwendung in volkswirtschaftlich tragenden Sektoren, wie dem Transportwesen am Beispiel des BMW i3, wird somit eine Weiterentwicklung von endlosfaserverstärkten hybriden Kunststoff-Komponenten zur Energie-, CO2-Emissions- und Kostenreduktion eröffnet.

Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderinitiative „Photonische Verfahren und Werkzeuge für den ressourceneffizienten Leichtbau“ mit rund 2,1 Millionen Euro unterstützt. Das „OPTO-Light“-Projekt läuft über einen Zeitraum von drei Jahren und soll Ende Januar 2017 abgeschlossen werden.

Weitere Informationen / Downloads

Projektkoordinator

Martin Würtele
KraussMaffei Technologies GmbH
Krauss-Maffei-Str. 2
80997 München
Tel.: +49 89 / 88 99 35 08
martin.wuertele@kraussmaffei.com

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