TH Köln entwickelt Werkzeugsystem zur schnelleren Imprägnierung von Faserverbundmaterialien. Prozesskostenreduktion durch neues Wickelverfahren

werkzeugComposite-Materialien wie Kohlenstoff- oder Glasfaserverbundstoffe sind besonders steif und fest und werden für den Leichtbau in der Flugzeug-, Sport-, Immobilien-, Windanlagen- sowie in der Automobilindustrie eingesetzt. Das Institut für Allgemeinen Maschinenbau der Fakultät für Informatik- und Ingenieurwissenschaften der TH Köln Campus Gummersbach hat zusammen mit der Röttger GmbH ein System aus zwei Werkzeugen entwickelt, das das Imprägnierverfahren bei Kohle- und Glasfasern optimiert. Dadurch lassen sich bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen Prozesskosten und Ressourcen einsparen.

Glas- und Kohlenstofffasern werden in Bündeln mit bis zu 48.000 Fäden, den sogenannten Rovings, produziert. Die Rovings können im Wickelverfahren zu rotationssymmetrischen Bauteilen wie Drucktanks oder Antriebswellen verarbeitet werden. Um die gewünschten Eigenschaften wie beispielsweise eine bestimmte Festigkeit zu erhalten, werden die Faserbündel mit einem Epoxidharz getränkt (= imprägniert). Beim Wickelverfahren ist die Walzenimprägnierung mit einer Kunststoffharzmischung die gängige Methode. Dabei werden die Rovings über eine sich drehende Imprägnierwalze geführt, welche durch die Rotation Harz aus einem Bad zum Roving transportiert. Die derzeit im Einsatz befindlichen Imprägnierwerkzeuge sind auf eine Verarbeitungsgeschwindigkeit von ca. 1 m/s beschränkt.

Das an der TH Köln in Kooperation mit der Röttger GmbH neu entwickelte Werkzeugsystem ermöglicht nun eine höhere Fertigungsgeschwindigkeit. „Wir schaffen mit unserem neuen Werkzeugsystem 1,6 Meter bis zwei Meter pro Sekunde“, sagt Projektleiter Prof. Dr. Patrick Tichelmann. „Dadurch lassen sich bei sehr großen Bauteilen acht bis zehn Stunden Anlagenzeit einsparen.“

Das neu entwickelte System besteht aus zwei Komponenten: dem Imprägnierwerkzeug und einem Ultraschallfaserspreizer. Das Imprägnierwerkzeug besteht aus einer Ober- und Unterschale durch die die Faserbündel geführt und dabei gleichmäßig von unten und von oben mit Epoxidharz durchtränkt werden. Durch die sinusartige Struktur der Ober- und Unterschale können zwölf Rovings parallel verarbeitet werden.

„Die Prozesszeiten beim Wickeln sinken, die Kapazität einer Wickelanlage steigt je nach Produkt signifikant und der Maschinenstundensatz sinkt ebenfalls. Ein leichteres Handling und verkürzte Reinigungszeiten von max. zehn bis 20 Minuten, statt wie bisher mehrere Stunden, runden das System ab“, erklärt Prof. Tichelmann.

Dem Prozess vorgeschaltet ist das Faserspreizen. Ein neu entwickelter Ultraschall-faserspreizer sorgt dafür, dass die Fasern zuvor möglichst flach werden. Der Spreizer verfügt über ultraschallangeregte Spreizstangen, die senkrecht zur Faserrichtung schwingen und wie auf einem Rütteltisch dafür sorgen, dass die Rovings möglichst stark gespreizt werden. „Diese Kombination aus Faserspreizer und Werkzeug sorgt für die viel höhere Imprägniergeschwindigkeit als die derzeit im Einsatz befindlichen Systeme“, so Prof. Tichelmann.

Umweltfreundlicheres Imprägnierverfahren

Ein weiterer Vorteil, den das neue Verfahren im Vergleich zu gängigen Systemen aufweist, ist der geringere Kunststoffverbrauch. „Wir konnten den Einsatz der Imprägnierstoffe im Werkzeug um mehr als 80 Prozent reduzieren. Dadurch sinkt auch die Menge an Materialien, die entsorgt werden müssen“, so Prof. Tichelmann.

Die Wickelanlage soll als Werkzeug für alle zukünftigen Projekte der TH Köln, bei denen Wickelstrukturen benötigt werden, zum Einsatz kommen. Das Forschungsprojekt „Wickelverfahren“ war an der Fakultät für Informatik und Ingenieurwissenschaften und dem Institut für Allgemeinen Maschinenbau unter der Leitung von Prof. Dr. Patrick Tichelmann sowie bei der Röttger GmbH angesiedelt. Es wurde im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit 190.000 Euro gefördert.

Die TH Köln bietet Studierenden sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem In- und Ausland ein inspirierendes Lern-, Arbeits- und Forschungsumfeld in den Sozial-, Kultur-, Gesellschafts-, Ingenieur- und Naturwissenschaften. Zurzeit sind mehr als 26.000 Studierende in über 90 Bachelor- und Masterstudiengängen eingeschrieben. Die TH Köln gestaltet Soziale Innovation – mit diesem Anspruch begegnen wir den Herausforderungen der Gesellschaft. Unser interdisziplinäres Denken und Handeln, unsere regionalen, nationalen und internationalen Aktivitäten machen uns in vielen Bereichen zur geschätzten Kooperationspartnerin und Wegbereiterin. Die TH Köln wurde 1971 als Fachhochschule Köln gegründet und zählt zu den innovativsten Hochschulen für Angewandte Wissenschaften

Quelle: www.th-koeln.de
Foto: von links nach rechts: Marcel Meinen, Prof. Dr. Patrick Tichelmann, Nils Eisler, Juri Bayer, Dr. Mario Schweda (Bild: Viola Gräfenstein/TH Köln)

Diesen Beitrag teilen, das Unterstützt uns, DANKE !

FacebookVZJappyDeliciousMister WongXingTwitterLinkedInPinterestDiggGoogle Plus

weitere Beiträge

Kunst und Kultur in Köln

23.6. - 21.7.2024 Planet &


horbachFotografien zu Umwelt und Klima von Schüler*innen und professionellen Fotografen

Die Welt, in der wir leben, verändert sich rasant – täglich gibt es neue alarmierende Nachrichten über die fortschreitende Klimakrise, die zunehmende Umweltverschmutz...


weiterlesen...

gamescom latam: Internationale


the heart of gamingBranchengrößen wie Nintendo, Ubisoft, Niantic und Wargaming präsentieren sich mit News zu Neuheiten, Shows und mehr

Die Vorfreude auf die erste Ausgabe der gamescom latam, dem größten Games-Event Lateinamerikas für die Community und Fachbesuchend...


weiterlesen...

Lew Kopelew Preis für Frieden und


lew kopelew preisverlehung 2023 24 foto horst galuschkaFeierliche Preisverleihung an Vertreterinnen und Vertreter der Ukraine am 9. Juni 2024 in der Kreissparkasse Köln

Köln, den 9. Juni 2024 Das Lew Kopelew Forum verleiht in diesem Jahr den nach ihm benannten „Preis für Frieden und Menschenrechte 202...


weiterlesen...

Die Weisse Lilie – Doppeltes Spiel VÖ:


vDie Weisse Lilie Staffel 5 CoverFünfte und letzte Staffel der mehrfach ausgezeichneten Hörspielserie Die Weisse Lilie – Doppeltes Spiel (VÖ: 21.06.2024; Hörspielbox mit 3 CDs; ca. vier Stunden Spielzeit; Folgenreich/Universal Music Family Entertainment)

Die weiße Lilie - Fleur de Ly...


weiterlesen...

Köln-Niehl/Riehl: Gesamtinstandsetzung


stadt Koeln LogoIm Zuge der Gesamtinstandsetzung der Mülheimer Brücke arbeitet die Stadt Köln auf dem Brückenzug oberhalb des Kuhweg im Bereich der linksrheinischen Deichbrücke. Die zusammengeschweißten Brückensegmente des neuen Überbaus werden auf die bereits er...


weiterlesen...

Online-Infoabend Sprachen am 13.6.2024


dolmetscher schuleIm Online-Infoabend Sprachen informiert die Übersetzer- und Dolmetscherschule am Donnerstag, 13. Juni 2024 um 17.30 Uhr über ihre digitalen Aus- und Weiterbildungen.

Bei allen Online-Seminaren gibt es Live-Unterricht von qualifizierten Fachdozen...


weiterlesen...
@2022 lebeART / MC-proMedia
toTop

Wir nutzen Cookies auf unserer Website. Einige von ihnen sind essenziell für den Betrieb der Seite, während andere uns helfen, diese Website und die Nutzererfahrung zu verbessern (Tracking Cookies). Sie können selbst entscheiden, ob Sie die Cookies zulassen möchten. Bitte beachten Sie, dass bei einer Ablehnung womöglich nicht mehr alle Funktionalitäten der Seite zur Verfügung stehen.