Das DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie verfügt über ein weithin anerkanntes und langjähriges Know-how in der thermoplastischen Verbundtechnologie. An den beiden Standorten in Augsburg und Stuttgart liegt der Fokus auf der gesamten Prozesskette, von der Konstruktion und Fertigungstechnologie bis hin zu flexiblen Automatisierungslösungen für die Herstellung von kohlefaserverstärkten Thermoplasten.
Infrastruktur für die Produktion
Das Institut betreibt zwei AFP-Anlagen (Advanced Fibre Placement). Am Stuttgarter Standort wird die laserbasierte In-Situ-Tape-Platzierung für industrielle Anwendungen entwickelt. AFP ist bekanntlich ein sehr transienter Prozess, bei dem Erwärmung, Konsolidierung und Abkühlung innerhalb kürzester Zeit stattfinden. Während dieser drei Phasen treten in Abhängigkeit von der Temperatur- und Druckentwicklung diverse Materialfluss-, Bindungs- und Kristallisationsphänomene auf. Dies gilt für alle thermoplastischen Verbundprozesse. So werden von der Materialcharakterisierung über die Datenerfassung bis hin zur Prozesssimulation alle Aspekte von der Grundlagenforschung bis zur angewandten Forschung abgedeckt.
Im DLR-Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie (ZLP) steht eine integrierte Arbeitszelle bereit, um zukunftsfähige Technologien in einem industrienahen Umfeld zur Produktionsreife zu bringen. Diese Produktionszelle kombiniert einen Industrieroboter für Hochtemperaturanwendungen (KUKA KR210 R3100 Ultra F) mit einem Composite-Heißpresssystem (WICKERT 4400 S). Die Presse mit einer Plattengröße von 1.800 x 1.200 mm kann auf bis zu 450 °C erhitzt werden und ermöglicht so Untersuchungen zum Thermoformen sowie zur Konsolidierung. Darüber hinaus wird Flashlamp-AFP untersucht, um die Produktion großer Teile ohne zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen wie Lasergehäuse zu ermöglichen.
Fügetechniken
Fügetechniken sind der Schlüssel dazu, thermoplastische Verbundstoffe erfolgreich in zukünftige Luftfahrtanwendungen einzubringen. Als geeignetste Fügetechniken werden zurzeit das kontinuierliche Ultraschall- und Widerstandsschweißen industrialisiert. Die Technologieentwicklung wird durch Coupon-Tests und Prozessdatenanalysen unterstützt. Ziel ist eine datenbasierte Prozesssteuerung durch Inline Qualitätssicherung.
Das DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie bietet ein breites Spektrum an Technologiebausteinen, um moderne thermoplastische Verbundwerkstoffe durch Sicherstellung des Technologiereifegrads und der Robustheit zur Einsatzreife für hochvolumige individuelle Anwendungen zu bringen.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie
Sebastian Nowotny · E-Mail: sebastian.nowotny@dlr.de · DLR.de
