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Forschungsprojekt “Effiklav – Energieeffizientes Werkzeugtemperierungs- System zum Herstellen von Faserverbundbauteilen im Autoklav“ erfolgreich beendet 

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Innerhalb der kunststoffverarbeitenden Industrie ist die Prepregverarbeitung im Autoklav eine materialeffiziente Variante, um hochwertige, porenfreie Bauteile aus Faserverbundkunststoffen (FVK) mit einem hohen Faservolumenanteil herzustellen. Aufgrund der kostenintensiven Herstellung der Halbzeuge sowie der hohen Betriebskosten, die dem enormen Energieverbrauch geschuldet sind, ist das Autoklavverfahren derzeit hauptsächlich der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigungstechnik, dem Sportgerätebau, der Orthopädie und Medizintechnik vorbehalten. 

Ziel des gesamten Forschungsprojekts war es, den Autoklavprozess energie- und zyklusoptimierter und damit kosteneffizienter zu gestalten. 

Im Forschungsvorhaben wurde auf die bisherige Erwärmung der Formgebungswerkzeuge durch indirekte Beheizung (Heizung Autoklav) verzichtet und stattdessen eine direkte Temperierung durch ein externes Heizaggregat realisiert. Für die Umsetzung des Projekts wurden neben einer modernen Autoklav-Steuerung mit Einbindung der externen Heizung auch eine neue Generation von Formgebungswerkzeugen notwendig. Die am Projekt beteiligten Firmen CFK Leipzig GmbH und Zander Industrietechnik GmbH entwickelten modulare Werkzeuge, welche aus einem beheizten Werkzeugträger und austauschbaren, formgebenden Einsätzen bestehen sowie gegen einen Wärmeverlust isoliert wurden. Die Einsätze gestatten es, den bereits erwärmten Werkzeugträger des vorhergehenden Autoklav-Zyklus direkt wieder zu verwenden und damit Energie zu sparen. In den relevanten Arbeitspaketen wurde durch die Projektpartner die Funktionstüchtigkeit der Modifikationen und Werkzeuge sowie das Energieeinsparpotential nachgewiesen. Es wurden dazu mechanische und thermische Prüfmethoden an den hergestellten Bauteilen angewandt. 

In der Summe konnten durch das Forschungsvorhaben folgende Verbesserungen erzielt werden: 

  • Energieeinsparung durch direkte Werkzeugbeheizung mittels externer Temperierung und flüssigkeitsführender Formgebungswerkzeuge und damit verbunden eine bessere CO2 Bilanz des Herstellverfahrens sowie eine Kostenreduktion 
  • Zeiteinsparpotential durch gleichmäßige, effektivere (schnellere) Erwärmung der metallischen Werkzeugträger und austauschbarer Werkzeugeinsätze 
  • gesteigerte Bauteilqualität/-sicherheit durch das Vermeiden von thermischer Latenz der Formgebungswerkzeuge (bei konventionellem Verfahren durch ungünstige Positionierung im Autoklav-Innenraum) 

Die Effiklav-Temperierung kann in neuen und bestehenden Autoklaven integriert werden. Sie senkt die Stückkosten pro Bauteil und erweitert die Seriengröße auf mittelgroße Serien. Das steigert die Wirtschaftlichkeit und macht das Verfahren für weitere Anwendungen attraktiv. Dabei steht das Team des SKZ als Ansprechpartner für die Realisierung Ihres Vorhabens beratend, sowie mit dem technologischen Know-Hows unseres Technikums und den Erkenntnissen aus dem Forschungsprojekt zur Seite. 

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