Composites in Millionenserie

Eine vollautomatisierte Produktion soll endlosfaserverstärkte Thermoplast-Tapes für sehr große Serien fertigen und mehrere Formate gleichzeitig produzieren.

Thermoplastische Composites gelten als Leichtbaustoffe mit außergewöhnlicher Festigkeit. Ihre breite Akzeptanz wurde bisher jedoch durch Schwächen bestehender Fertigungsprozesse erschwert, die zeit-, kosten- und arbeitsaufwändig sind und viel Produktionsabfall mit sich bringen.

Das saudische Chemieunternehmen Sabic möchte jetzt den umfassenderen Einsatz dieser Materialien vorantreiben und hat zu diesem Zweck in ein automatisiertes, digitales Produktionssystem investiert. Die Technologie ist auf die Massenproduktion von Tapes auf Basis endlosfaserverstärkter Thermoplaste ausgerichtet (Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic Composites, kurz CFRTC).

Sabic hat das Digital Composites Manufacturing System gemeinsam mit Airborne Siemens entwickelt. Die automatisierte und digitalisierte Produktionslinie wird voraussichtlich Anfang 2019 in Betrieb genommen.

"Die schnelle und kostengünstige Großserienfertigung hochwertiger Teile aus perfekt maßgeschneiderten thermoplastischen Composites wird bald Wirklichkeit sein", sagt Gino Francato, Global Business Leader, Composites, Sabic. "Mit der Inbetriebnahme unserer digitalen Fertigungsanlage für Composites – der ersten großtechnischen Lösung dieser Art in der Branche – werden wir diesem Ziel einen großen Schritt näher kommen."

Arno van Mourik, CEO von Airborne, ergänzt: "Gestützt auf unsere Erfahrung in Fertigungsprozessen für Composites entwickeln wir diese Anlage konsequent nach Prinzipien von Industrie 4.0."

Die neue großtechnische Produktionsanlage wird von Airborne in den Niederlanden gebaut und ist dafür ausgelegt, unterschiedliche thermoplastische Verbundlaminate im Minutentakt für Stückzahlen von über einer Million pro Jahr zu fertigen.

"Um eine derartige Produktionsleistung für Composites sicherzustellen, ist die intensive Zusammenarbeit von Airborne, Sabic und Siemens unerlässlich", betont John O’Connor, Director of Product & Market Strategy, Specialized Engineering Software, bei Siemens. "Und die Digitalisierung ist der Schlüssel zu dieser bahnbrechenden Fertigungstechnik."

Für maximale Flexibilität wird das System fernbedienbar sein und mehrere Laminatformate gleichzeitig produzieren können. Zur Qualitätsoptimierung werden Machine-Learning-Techniken eingesetzt, und eine adaptive Prozesssteuerung wird das Ändern von Einstellungen bei laufendem Betrieb ermöglichen.

Das Sabic Center of Excellence in den Niederlanden wird die Digital Composites Manufacturing Anlage mit seinen Kapazitäten für Predictive Engineering unterstützen. Das Predictive Engineering für Sabics Udmax-Tapes aus carbonfaserverstärktem Polycarbonat basiert auf CAE-Software, mit der sich die Leistungsfähigkeit des Composites in einer Anwendung anhand von Materialdaten und Materialmodellen sowie unter Einbezug der Fertigungsparameter simulieren lässt.

Die erste Generation von Produkten dieser digitalen Produktionsanlage für Composites wird auf unmittelbare Anforderungen in der Verbraucherelektronik zugeschnitten sein. Sie wird in großen Mengen leichte und verzugsarme Tapes mit hohem E-Modul liefern, maßgeschneidert in Dicke, Abmessungen und Verstärkung für die gewünschte Leistungsfähigkeit. Zu den primären Anwendungen dieser Tapes zählen u. a. Laptop-Deckel.

"Wir kommen damit den Forderungen der Hersteller mobiler, elektronischer Geräte nach immer leichteren, aber festeren und dünneren Produkten für sehr große Serienanwendungen entgegen", schließt Gino Francato. "Dies ist aber auch von potenziellem Nutzen für andere Kunden in einer Vielzahl weiterer Branchen."

mg