UD-Tapes: Es muss nicht Polyamid sein

ARRK und Mitsui Chemicals entwickeln neue Composite-Lösungen, unter anderem mit UD-Tapes auf Basis von Kohlenstofffasern und Polypropylen.

Leichtbau bleibt weiterhin ein Thema in der Automobilindustrie. Und damit auch faserverstärkte Kunststoffe, die als treibende Innovationskraft hinter Neuentwicklungen beim Automobilbau gelten. Die Bedarfe der einzelnen OEMs sind hierbei so vielfältig wie die Verbundwerkstoffe selbst, sodass der versierte Umgang mit den Materialien eine der Schlüsselqualifikationen auf dem Weg zur Serienreife eines Leichtbauteils aus Composites darstellt. Produktindividuelles und integrationsorientiertes Engineering,  kombiniert mit dem Bau durchdachter Werkzeuge und einer flexiblen Kleinserienproduktion führt zu hohem Mehrwert.

Dabei wird der Einsatz einer thermoplastischen Matrix für Composite-Lösungen immer beliebter. Materialentwicklungen im Bereich endlosfaserverstärkter thermoplastischer Composites (Continuous Fiber-Reinforced Thermoplastic, kurz CFRTP), zielen meist auf eine polare Polymermatrix wie Polyamide ab, insbesondere, wenn sie  mit Kohlenstoffasern verstärkt sind. CFRTP auf unpolarer Polyolefinbasis (z.B. Polypropylene) sind dagegen weniger verbreitet. Dabei bieten CFRTP auf PP-Basis ein enormes Potenzial. Sie können zur Herstellung eines wirtschaftlichen, leistungsstarken Leichtbau-Verbundwerkstoffs beizutragen. Denn mit Kohlenstofffasern verstärktes Polypropylen (CF-PP) bietet eine Kombination aus geringerer Dichte und hoher Steifigkeit, einfacherer Verarbeitbarkeit für weitere Verarbeitungsschritte sowie hervorragender Beständigkeit gegen Wasseraufnahme und Hydrolyse.

Solche neuen Entwicklungen können sich allerdings nur schwer gegen etablierte Materialien durchsetzen, da ein neuer Verbundwerkstoff noch keine sichere Prozesskette gewährleistet – gleich welchen Grad an Innovation er erreicht. Mitsui Chemicals und ARRK konzentrieren sich in ihrer Zusammenarbeit daher auf die Praxistauglichkeit neuartiger Composites. Neben der Erfahrung im Bereich langfaserverstärkter Thermoplaste auf Basis von Glasfasern, produziert und entwickelt Mitsui Chemicals als Materialexperte unidirektional verstärkte thermoplastische Tapes (UD-Tapes) auf Basis von CF-PP mit speziell entwickelter Faserhaftung und modifizierter PP-Matrix (Tafnex CF-PP UD) und liefert so das Halbzeug für die Entwicklung neuer Bauteile.

Durch die Unterstützung der ARRK Gruppe können aus einer Hand sowohl Design und Analyse als auch Prototyping, Werkzeugbau und sogar die Kleinserienfertigung geliefert werden. Der Firmenverbund aus Mitsui Chemicals und ARRK ist spezialisiert auf sämtliche Leistungen rund um die Produktentwicklung. Die Synergien aus der Zusammenarbeit beider Unternehmen bieten vielfältige Möglichkeiten, im Mobilitätsbereich, neue Lösungen für den gesamten Produktentwicklungsprozess zu verwirklichen.

Innovative Materialien können zwar Chancen auf eine Verbesserung der Produkteigenschaften bieten, sie müssen sich aber auch in den übrigen Stationen der Prozesskette bewähren und sich in alle Produktionsschritte problemlos einfügen. Nur weil der Verbundstoff singulär mit etlichen Bonuseigenschaften aufwarten kann, bedeutet es noch nicht, dass die mechanische Beschaffenheit, die Stabilität und die Verarbeitungsmerkmale für die Werkzeugherstellung und Bauteilfertigung genügen.

Somit stellt die Verwendung neu entwickelter Composites für viele Automobilhersteller ein Problem dar, da ihre Infrastruktur ein detailliertes Engineering über die gesamte Prozesskette nicht immer zulässt. Bei den Kooperationsprojekten der ARRK Gruppe und Mitsui Chemicals beginnt das Engineering bereits in der Entwicklungsphase; ein tiefes Verständnis der Prozesskette sichert hierbei den Erfolg bei der Bewältigung neuer Aufgaben.

Auf der Fachmesse Composites Europe 2019 können sich interessierte Besucher über den Prozess von der Materialentwicklung bis zur Kleinserienproduktion informieren und detaillierte Informationen zum Einsatz neuer Materialien wie UD- Tapes auf Basis von CF-PP für anspruchsvolle Bauteile mit hoher Funktionsintegration erhalten.

mg