AVK Innovations­preis 2014

Die AVK Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. hat ihre begehrten Innovationspreise 2014 vergeben. Diese wurden anlässlich der Internationalen AVK-Tagung, die vom 6. bis 7. Oktober im CCD Congress Center Düsseldorf stattfand, vergeben.

Den ersten Platz in der Kategorie „Forschung/Wissenschaft“ gewann das Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden mit Partner Daimler AG für die wissenschaftliche Forschungarbeit "Automatisierte Preforming hochkomplexer Geometrien mit aktiven Materialführungssystemen "Tailored Drape".

Eingereicht wurde die wissenschaftliche Leistung durch Dipl.-Ing. Farbod Nosrat Nezami (Daimler AG) in Kooperation mit Dr. sc. Thomas Gereke und Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Wirt. Ing. Chokri Cherif vom ITM sowie Dr.-Ing. Michael Zürn, Dipl. Ing. Matthias Müller und Dr.-Ing. Christian Eberdt von der Daimler AG.

Das Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden und die Daimler AG aus Sindelfingen haben in einem gemeinsamen Forschungsprojekt ein aktives Materialführungssystem für das Preforming hochkomplexer Geometrien mit bebinderten textilen Verstärkungsstrukturen unter Großserienbedingungen entwickelt.

Die Forscher haben dank einer bauteilangepassten Materialführung bei der Drapierung die Faserorientierung in Bauteilen zielgerichtet beeinflusst. So können makroskopische Fehler unterdrückt werden. Die besondere Herausforderung bestand darin, eine einzellagenspezifisch nötige Materialführungsstrategie zu entwickeln, die bestehende Verfahren verbessert. Bisher konnten über Materialführungsstrategien zwar Falten und Halbzeugverwerfungen unterdrückt werden, aus der Reibung der Einzellagen entstehende Fehler beim Drapieren mehrerer Lagen wurden jedoch verstärkt. Das nun von Daimler und ITM entwickelte aktive Materialführungssystem wirkt dem entgegen.

In dem innovativen Verfahren werden aktive Zwischenlagenbleche mit integrierten Piezokeramiken bei der Drapierung genutzt. Die Verstärkungshalbzeuge werden dabei schichtweise zwischen metallische Bleche gestapelt. Das Oberwerkzeug wird durch eine der Aussparungen geführt und führt eine Drapierung der Lagen an das Unterwerkzeug durch. Aus der Peripherie kann so für das jeweilige Bauteil zielgerichtet sowohl über Piezo-Biegewandler eine einzellagenspezifische Rückhaltung bewirkt werden als auch durch das Anregen einer periodischen Schwingung die Reibung der Lagen reduziert werden. Somit werden fehlerfreie Preforms und damit wesentliche Qualitätsverbesserungen erreicht. Außerdem ermöglicht die neue Methode, die Fadenorientierungen in der Preform gezielt aktiv zu steuern, um eine anforderungsgerechte Fadenlage im Bauteil zu erreichen. Ein eigens entwickeltes Materialmodell unterstützt die Prozesssteuerung durch Drapiersimulationen. Die Vorteile des neuen Verfahrens sind u. a. eine einfache Handhabung und Flexibilität.

Weil die Forscher früh den Fokus auf die Umsetzbarkeit des Materialführungssystems in bestehende Umformanlagen sowie auf die Prozessmanipulation aus der Peripherie der Umformung heraus gelegt haben, ist eine Umsetzung mit geringen Investitionsmitteln möglich. Das Verfahren ermöglicht zudem Vorzüge im Einzel- und Mehrlagenhandling sowie im Folgeschritt des Preformbeschnitts. Durch die metallische Zwischenlage ist eine Insensibilität gegenüber verschiedenen Temperaturen gegeben. Materialcharakterisierungen, Drapierversuche an generischen Geometrien und Prozessparameterermittlungen sind abgeschlossen. Das Verfahren wurde in einem komplexen Teilsegment des Heckdeckels eines Mercedes Benz bereits erfolgreich durchgeführt.

Mit dem innovativen Verfahren werden Prozesszeiten von weit unter fünf Minuten erreicht. Dank der qualitätssteigernden Maßnahmen ist eine messbare Reduktion des Ausschusses in der Serienanwendung um 40 % zu erwarten. Zudem sind für das Handling der Textilien Energieeinsparpotentiale zu erwarten, weil druckluftintensive Greifersysteme entfallen.

Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des ITM gratulieren den Preisträgern ganz herzlich und wünschen Ihnen für ihre weitere berufliche und private Zukunft alles Gute und viel Erfolg.

(Auszug aus der AVK-Presseinfo Oktober 2014 - Nr. 09/14)