Composite Stacking System (CSS)

Integriertes System zum automatisierten Lagenaufbau

Von speziellem Interesse bei der Herstellung moderner Faserverbundstrukturen ist das Verfahren der Harzinfusionstechnologie. Dabei wird ein Lagenaufbau (Preform) aus trockenen Faserhalbzeugen (z.B. Kohlenstofffaser- oder Glasfaser-Matten) erzeugt und anschließend mit Harz getränkt und unter Temperatur in einem Ofen konsolidiert.

Eine besondere Herausforderung innerhalb dieser Prozesskette stellt die Erzeugung der Lagenaufbauten aus Faserhalbzeugen im Preformprozess dar. Hierbei werden die einzelnen Lagen in vorgegebener Ausrichtung in dem konturgebenden Formwerkzeug ausgelegt und in diesem fixiert. Ein Verrutschen mit den daraus  resultierenden Positionsverschiebungen der Einzellagen zueinander muss zur Sicherstellung der Bauteilqualität unbedingt vermieden werden. Die Entwicklung von geeigneten automatisierten Fixiertechnologien stellt einen wichtigen Aspekt in der Prozesskette der Harzinjektionstechnologie dar. 

Zur Lösung dieser Aufgabe haben wir unser Composite Stacking System (CSS) entwickelt. Dieses auf die automatisierte Anwendung ausgelegtes Fixiersystem wurde für die Erzeugung eines positionsstabilen Lagenaufbaus realisiert. Die Leistungsmerkmale umfassen das Handling der Fasermaterialzuschnitte vom Aufnahmeort bis zum Ablegeort, meist dem Formwerkzeug, und dem Fixieren der Lage am Ablegeort.

Als Fasermaterialien können sowohl bebinderte als auch unbebinderte Halbzeuge verwendet werden.

Das CSS ist, wie auch die CHS und 3D-CHS, mit unseren speziell entwickelten Vakuumgreifern ausgestattet. Über die integrierte Einzelsaugersteuerung ist eine Adaption des CSS an die vorliegende Bauteillagengeometrie automatisiert möglich. Damit die Lagen im Verlauf der Herstellung des Lagenaufbaus in Ihrer abgelegten Position fixiert werden können, verfügt das Composite Stacking System zusätzlich über pneumatisch ausfahrbare Heizstempel. Mit diesen wird die aufzulegende Lage lokal erwärmt, so dass der dortige Binder aktiviert wird und eine Fixierung zum darunter liegenden Fasermaterial erfolgt.  

Bei der Verarbeitung von unbebinderten Fasermaterialien kann unser CSS um ein Binder-Applikations-System ergänzt werden. Bei dieser Binderapplikationstechnologie  wird das Bindermaterial verflüssigt auf die untere Lage aufgesprüht und, nach Auflegen der zweiten Lage, erwärmt, um so die Verbindung zwischen den Lagen herzustellen. Der zum Einsatz kommende Punktauftrag des Bindermaterials erfolgt mit einem industriellen Sprühsystem, bei dem der zunächst pulverförmige Binder in einem Tank aufgeschmolzen wird und über eine beheizte Leitung zu einem Sprühkopf gefördert wird. Das Aufsprühen auf das Fasermaterial kann in der Bindermenge und im Intervall gesteuert werden.

Somit steht ein frei an die Kundenanforderungen anpassbares System zum automatisierten Lagenaufbau zur Verfügung.  

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