Mobilität der Zukunft mit Fiber Patch Placement

Flexibel, skalierbar, kosteneffizient: Cevotec zeigt auf der JEC World Preformingverfahren zur automatisierten Herstellung komplexer Faserverbundbauteile.

Leichtflugzeuge und Auto-Flug-Hybride werden die Fortbewegung vor allem in urbanen Gebieten schneller ändern als wir uns das heute vorstellen können. Was gestern noch Science-Fiction auf den Kinoleinwänden war, wird morgen Alltag sein. Bei der Entwicklung der Transportmittel von morgen spielt Leichtbau mit Faserverbundstoffen eine wichtige Rolle. Denn, um die Reichweite ihrer elektrischen Antriebe zu maximieren, müssen die Gefährte der Zukunft vor allem leicht sein. Gleichzeitig sind die Hersteller von Skaleneffekten abhängig. Die Produktionskonzepte müssen auch während der Markteinführung in den kleinen Auflagen kostengünstig funktionieren, ebenso wie bei deutlich höheren Stückzahlen nach der Etablierung im Markt.

Gerade bei elektrischen Antrieben gilt es, strukturelles Gewicht, Nutzlast und Reichweite für die beabsichtigten Einsätze ausbalancieren. Das erfordert fast zwangsweise die Verwendung von besonders leichten und starken Faserverbundwerkstoffen. Typische Herstellungsprozesse beinhalten jedoch entweder zahlreiche manuelle Arbeitsschritte und sind dementsprechend langsam, oder sie machen den Einsatz von Anlagen nötig, die trotz hoher Anschaffungskosten nur wenig flexibel sind. Der klassische 3D-Druck bietet zwar einen hohen Grad an Automation und Flexibilität, erfüllt aber häufig nicht die Anforderungen an Produktionsgeschwindigkeit und mechanische Eigenschaften der gedruckten Bauteile.

Die additive Fertigung mit Fiber Patch Placement (FPP) hingegen bietet die benötigte Skalierbarkeit und ermöglicht auch die Fertigung von ganz verschiedenen Bauteilen innerhalb einer Größenklasse. In einem einzigen System lassen sich sehr flexibel verschiedenen Bauteile aus unterschiedlichen Materialien und in variablen Stückzahlen herstellen. Durch diese skalierbare Automatisierung wird die Produktion der neuen Fortbewegungsmittel flexibel und kostengünstig.

Angepasst an die Größe und Komplexität eines Bauteils arbeitet die Fiber Patch Placement Technologie additiv in „sinnvollen Inkrementen”. Die Roboter der Samba Series Produktionszellen platzieren diskrete Faser-Elemente, sogenannte Patches, auf berechnete Positionen und realisieren, dank extrem kurzer Rüstzeiten, vollautomatisch die wirtschaftliche Produktion verschiedener komplexer Faser-Layups auf einer Anlage. Das Multi-Material Set-up mit paralleler Zuführung von mehreren Werkstoffen der Samba Multi Zelle ist insbesondere für Hybrid-Bauteile und Sandwich-Strukturen interessant, die das Leichtbaupotenzial nochmals steigern können. Die spezifische Software Artist Studio unterstützt zudem Ingenieure mit CAD-, CAM- und FEA-Funktionen, wodurch Design-Zyklen erheblich verkürzt werden.

Da mit FPP der Produktionsausschuss fast vollständig eliminiert und die Faser-Architektur optimiert wird, verbrauchen die Samba Produktionszellen bei der additiven Fertigung nach bionischen Prinzipien 25-50 % weniger Material als andere Verfahren und können in ähnlichem Maße Kosten und Prozesszeit reduzieren. Bei steigenden Stückzahlen skalieren die Produktionskonzepte entsprechend: Der Maschinenpark wird erweitert, Anlagen werden auf weniger oder nur ein Bauteil dediziert. Der Fertigungsprozess, das Faser-Laminat und damit auch das Bauteil bleiben jedoch gleich – so werden teurere Neu-Entwicklungen und Re-Qualifizierungen vermieden. Produktionsabläufe in der Herstellung von komplexen Faserverbundbauteilen werden mit Fiber Patch Placement in einem bislang nicht gekannten Maß flexibel, skalierbar und kosteneffizient – und stellen damit eine ideale Fertigungsplattform für den Leichtbau der Zukunft dar.

Besucher der JEC World 2019 in Paris können sich „live“ von den Vorzügen der Fiber Patch Placement Technologie und den Fähigkeiten insbesondere der Samba Multi Produktionszellen überzeugen.

mg