Umformung von faserverstärkten ­Kunststoffen

Fasern oder Blech?

Immer häufiger stellt sich diese Frage in der Automobilindustrie. Nicht wirklich, wenn es um das Außenblech der Karosserie geht. Aber ernsthaft dann, wenn von Verbundteilen – dem typischen Kunststoff-Metall-Verbund – die Rede ist. Was für die Fasern spricht, sind nicht nur technische Eigenschaften wie Stabilität und Gewichtsersparnis, sondern auch Gesichtspunkte wie hoher Automatisierungsgrad und einfaches Recycling. Wie ernst es den Automobilbauern mit dem Verdrängen von Metall ist, lässt sich an den Entwicklungen der Anlagenbauer zum Verarbeiten von faserhaltigen Kunststoffen ablesen.

Der neuentwickelte Langfaser-Thermoplast-Direktprozess mit lokaler Endlosfaserverstärkung bietet erweiterte Einsatzmöglichkeiten im Automobilbau. Dieffenbacher und das Fraunhofer ICT erweiterten den LFT-D/ILC Prozess für neue Werkstoffe und Anwendungen. In dem von Dieffenbacher entwickelten Verfahren wird der Kunststoff direkt in der Anlage eingearbeitet (“ln-line-Compounding ILC“) und mit den bauteilabhängig erforderlichen Additiven versetzt, die ihn beispielsweise steifer, zäher oder witterungsbeständiger machen. In einer Anlage werden die Verstärkungsfasern direkt in die Kunststoffschmelze eingearbeitet und zum Bauteil geformt. Dabei werden erstmals auch hochwertige Kunststoffe, sogenannte technische Thermoplaste (ASA, ASP, ABS, SAN, PA6, PA6.6, PBT etc.) eingesetzt.

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Was hier mit vielen Kürzeln im Fachchinesisch daher kommt, hat gravierende Auswirkungen für die Praxis. Denn diesem Material können in einem einstufigen Fertigungsverfahren faser- oder gewebeverstärkte Thermoplaste zugeführt werden, die das hergestellte Bauteil zusätzlich lokal verstärken. Dies erlaubt den Verzicht auf Hybridstrukturen aus Metall und Kunststoff, wie sie derzeit zum Beispiel bei Montageträgern für Front-End-Module zum Einsatz kommen, und ermöglicht einen maßgeschneiderten und somit kostengünstigen sowie zudem sortenreinen und damit leicht verwertbaren, recyclebaren Leichtbauwerkstoff.

Bereits jetzt, kurz nach Abschluss der ersten Bauteileentwicklung zeigt sich, dass diese Technik erweiterte Einsatzpotentiale eröffnet, wie für Tür- ­module-, Instrumententafeln, Stoßfängerträger, Reserveradmulden und Dachmodule. Auch diese weiterentwickelte Technik beinhaltet erhebliche Einsparpotenziale. Mit ihrer Prototypenanlage erreichen die Ingenieure bei Bauteilen mit unterschiedlichen Glasfasergehalten neben erheblichen Gewichtseinsparungen auch Kosteneinsparungen von bis zu 35 Prozent im Vergleich zur Herstellung aus Halbzeugen.dc

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