Im neuen Geschäftsbereich „Thermoplastics“ bietet INOMETA Komponenten aus faserverstärkten Kunststoffen an die im Tapewickelverfahren hergestellt werden.
Hierbei werden faserverstärkte Tapes mit thermoplastischer Matrix mit Hilfe eines Lasers aufgeschmolzen und robotergesteuert auf einem rotierenden Kern abgelegt. Mit der Investition in die Anlagentechnik nimmt INOMETA eine Führungsrolle als Auftragsfertiger für thermoplastische gewickelte Produkte ein und bietet Engineering- und Produktionskapazitäten am Markt an
Wie integriert sich diese Technologie in das Portfolio der AVANCO-Gruppe?
Die AVANCO-Gruppe bietet eine einzigartige Bandbreite an Leichtbaulösungen. Mit DYNEXA sind in der Gruppe Kompetenzen für das duroplastische Wickeln (Filament Winding) vorhanden, welches sich hervorragend für hochbelastete, rotationssymmetrische Strukturen wie Antriebswellen eignet. Die XELIS wiederum setzt bereits seit vielen Jahren thermoplastische Tapes zur Herstellung komplexer Profile mit Anwendungsschwerpunkt im Bereich Luftfahrt ein. Durch die neue Wickeltechnologie für thermoplastische Tapes bei der INOMETA wird das Portfolio um geschlossene Profile mit thermoplastischer Matrix ergänzt. Damit ist es möglich die individuelle Nachfrage der Industrie nach Faserverbundprofilen noch besser zu bedienen.
Wodurch grenzt sich das thermoplastische Wickeln gegenüber dem Filament Winding ab?
Beim Filament Winding mit duroplastischen Harzsystemen werden die Fasern erst kurz vor der Ablage auf dem Kern mit dem flüssigen Matrixmaterial getränkt. So wird quasi „nass“ gewickelt und das Harzsystem muss anschließend noch in einem Ofen ausgehärtet werden. Dafür bietet das Zusammenführen der Werkstoffe kurz vor dem Prozess ein hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich der Auswahl von Faser und Harzsystem. Diese können nahezu beliebig kombiniert werden. Außerdem kann das Verfahren durch seine hohen Materialablageraten punkten. Auch dickwandige Strukturen für mechanisch hochbelastete Anwendungen lassen sich kostengünstig herstellen.
Das thermoplastische Wickeln hingegen arbeitet mit bereits vorimprägnierten Tapes, die bei der Ablage mittels Laser aufgeschmolzen und direkt stoffschlüssig mit dem restlichen Material verbunden werden. Die verwendeten Tapes werden in verschiedensten Faser/Matrix-Kombinationen am Markt angeboten. Eine Nachvernetzung des Materials ist nicht notwendig, was sich positiv auf die Zykluszeiten auswirkt. Durch ihre geringe Dicke von lediglich wenigen Zehntel Millimetern spielen die Tapes ihre Stärken vor allem bei der Herstellung von Bauteilen mit geringen Wandstärken und hohen Toleranzanforderungen aus. So lassen sich auch sehr dünne Profile in hohen Stückzahlen fertigen, die vollautomatisiert auf Ziellänge geschnitten werden können. Dadurch ergeben sich in der Industrie Potenziale für Bauteile die bisher aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nicht in Faserverbundbauweise fertigen ließen.
Schlussendlich sind es aber auch matrixabhängige Materialeigenschaften, die die Verfahren für unterschiedliche Anwendungszwecke qualifizieren. Hier können Thermoplaste durch ihr Eigenschaftsprofil neue Möglichkeiten im Produkt- und Prozessdesign bieten.
Um welche Eigenschaften der Thermoplaste handelt es sich dabei?
Die Schmelzbarkeit des thermoplastischen Matrixpolymers etwa ist eine wichtige Eigenschaft, die sich auch in den nachfolgenden Wertschöpfungsschritten zu Nutze gemacht werden kann. Die Bauteile können thermisch umgeformt, stoffschlüssig mit anderen Komponenten verschweißt oder in einem Spritzgießprozess an- oder überspritzt wird. Die Designfreiheit steigt damit signifikant. Außerdem bieten Thermoplaste eine hervorragende Temperatur- und Medienbeständigkeit und lassen sich dadurch auch bei anspruchsvollen Bedingungen noch als Werkstoff einsetzen.
Welche Anwendungen profitieren besonders von diesem Eigenschaftsprofil?
Konkrete Beispiele sind Rotorbandagen für hoch drehende Elektroantriebe oder Spaltrohre für hermetisch abgedichtete Pumpen. Hier spielen die maximalen Einsatztemperaturen und die Beständigkeit gegenüber Chemikalien eine entscheidende Rolle. Der dünnwandige Aufbau erhöht in Verbindung mit der geringen Leitfähigkeit des Verbundwerkstoffs außerdem den Effizienzgrad der Anwendungen, da im Antrieb geringere Wirbelstromverluste entstehen. Durch den hohen Automatisierungsgrad unserer Anlagentechnik lassen sich solche Komponenten jetzt auch in hohen Stückzahlen wirtschaftlich fertigen.
Andere Schwerpunkte lassen sich bei Komponenten für Luft- und Raumfahrtanwendungen erkennen. Die Stückzahlen fallen hier meist deutlich geringer aus, dafür gibt es besondere Anforderungen an Bauteilgenauigkeit und Prozessüberwachung. Letztere wird durch umfangreiche Sensorik in der Produktionsanlage sichergestellt. Prozessparameter wie Temperaturen und Drücke werden überwacht, dokumentiert und können in Form kundenindividueller Bauteillebensläufe bereitgestellt werden. Da die präzise Anarbeitung von Profilen seit Jahrzehnten eine Kernkompetenz der INOMETA darstellt, stellen individuelle Geometrie- und Bearbeitungsvorgaben auch für die thermoplastischen Wickelkörper kein Problem dar.
Bietet INOMETA über die reine Fertigung hinaus weitere Leistungen an?
Im klassischen INOMETA Geschäft spielen Walzen aus CFK schon lange eine Rolle. Dadurch ist bereits seit vielen Jahren Auslegungskompetenz für Faserverbunde vorhanden, von der wir auch beim thermoplastischen Wickeln profitieren. Wir können eine Anwendungsidee schon früh hinsichtlich ihrer Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit bewerten und sie gemäß vorliegender Anforderungen in ein entsprechendes Fertigungskonzept überführen. Kundenseitige Erfahrung bei der Auslegung oder Herstellung von Verbundwerkstoffen sind daher nicht notwendig um über thermoplastische Anwendungen zu sprechen. Im Gegenteil, wir vermuten viel Potenzial in Branchen in denen Verbundwerkstoffe bislang gar nicht oder nur verhalten eingesetzt wurden. Durch das thermoplastische Wickeln ändern sich nämlich für viele Anwendungen die technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen zu Gunsten der Verbundwerkstoffe.
INOMETA auf der K2019 in Düsseldorf
Alle Fragen rund um das Thema thermoplastische Produkte werden natürlich auf der K2019 beantwortet. Gerne können im Vorfeld bereits Termine vereinbart werden. Nehmen Sie dazu gerne direkt Kontakt zu unserem Leichtbau-Spezialisten auf.
Roman Woznitza
Account Management Thermoplastic Winding
T +49 (5221) 777-268
M +49 (151) 580 44 268
rwo(at)inometa.de
Wir sehen uns auf der K2019 – 16.-23.10.
INOMETA – Halle 4 Stand A43
Weitere Informationen über thermoplastische Composite Produkte
Weitere Informationen finden Sie auf der Website für thermoplastische Composite Produkte unter thermoplastics.inometa.de
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