AVK-INNOVATIONSPREIS 2019 - AVK-Innovation Award 2019 - AVK Industrievereinigung ...
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AVK-INNOVATIONSPREIS 2019 AVK-Innovation Award 2019
FORSCHUNG & WISSENSCHAFT
research & science
PRODUKTE & ANWENDUNGEN
products & applications
PROZESSE & VERFAHREN
processes & procedures
Die AVK prämiert bereits seit vielen Jahren besondere Innovationen im
Bereich faserverstärkte Kunststoffe (FVK) / Composites.
Ziel des AVK-Innovationspreises ist die Förderung neuer
Produkte/Bauteile bzw. Anwendungen aus faserverstärkten Kunststoffen
(FVK) sowie die Förderung neuer Verfahren bzw. Prozesse zur
Herstellung dieser FVK-Produkte. Ein weiterer Preis geht an
Universitäten, Hochschulen und Institute für herausragende
wissenschaftliche Arbeiten in Forschung und Wissenschaft. In allen
KategoriHQZLUGEHVRQGHUHU:HUWDXIGDV7KHPDÄ1DFKKDOWLJNHLW³ gelegt.
Ein weiteres Ziel des AVK-Innovationspreises ist es, die Innovationen
sowie die dahinterstehenden Personen und Firmen/Institutionen
auszuzeichnen und so die Leistungsfähigkeit der gesamten Branche
publik zu machen.
BEWERBER candidates
ARENA2036, Stuttgart
www.arena2036.de, frieder.heieck@arena2036.de
&RPSRVLWHV 6HQVRULQWHJULHUWH)DVHUYHUEXQGEDXWHLOH
,QHLQHPJHPHLQVDPHQ3URMHNWDP)RUVFKXQJVFDPSXV$5(1$HUIROJWHGLH(QWZLFNOXQJHLQHU
VHQVRULQWHJULHUWHQ0XOWLIXQNWLRQVPXOGHDXV&).
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VRZLHGHUGD]XJHK|ULJHQ0LNURSUR]HVVRUHQLQHLQ).9%DXWHLOXQWHUGHQVSH]LILVFKHQ
FORSCHUNG & WISSENSCHAFT
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]XU=XVWDQGVEHUZDFKXQJ
ARENA2036, Pfaffenwaldring 19, 70569 Stuttgart, Germany
ARENA2036, Stuttgart, Germany
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www.arena2036.de, frieder.heieck@arena2036.de
&RPSRVLWHV 6HQVRULQWHJUDWHGFRPSRVLWHFRPSRQHQWV
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FRPSRQHQW VLQWHULRUHYDOXDWHGDQGGLVSOD\HGRQPRELOHGHYLFHV
RESEARCH & SCIENCE
7KLVUHVXOWVLQDGGHGYDOXHRYHUWKHHQWLUHSURGXFWOLIHF\FOHIURPSURFHVVPRQLWRULQJWR
FRQGLWLRQPRQLWRULQJ
ARENA2036, Pfaffenwaldring 19, 70569 Stuttgart, Germany
Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG,
Coburg (Konsortialführer)
www.brose.com, info@brose.com
Bauweisen- und Prozessentwicklung für funktionalisierte
Faserverbundstrukturen mit komplexen Hohlprofilen (FuPro)
,P5DKPHQGHV9HUEXQGSURMHNWHVÄ)X3UR³KDEHQ3URMHNWSDUWQHUHQWODQJGHUJHVDPWHQ
Wertschöpfungskette vom Filament bis zum Bauteil eine Technologie entwickelt, mit der sich
erstmals Hohlprofile mit kontinuierlichem Faserverlauf in eine hybride Spritzgussstruktur
integrieren lassen. So entstehen hochbelastbare Strukturbauteile, mit denen das Potential
hinsichtlich konstruktiven und werkstofflichen Leichtbaues optimal ausgeschöpft werden kann.
PROZESSE & VERFAHREN
Der realisierte Herstellungsprozess mit nur zwei Werkzeugen ist hinsichtlich
Ressourceneffizienz und Wirtschaftlichkeit zukunftsweisend. Das hohe Anwendungspotential
dieser Technologie wurde durch einen Demonstrator in Form einer Gurt-Integral-
Lehnenstruktur nachgewiesen.
Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Max-Brose-Straße 1, 96450 Coburg
Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG,
Coburg (consortium leader)
www.brose.com, info@brose.com
Process development for functionalized composite structures
with complex shaped hollow profiles (FuPro)
As part of the "FuPro" joint project, the partners have developed a technology along the entire
value chain from filament to component with which, for the first time, hollow profiles with
continuous fibre flow can be integrated into a hybrid injection moulding structure. This results in
highly stressable structural components with which the potential in terms of lightweight design
PROCESSES & PROCEDURES
and materials can be optimally exploited. The resulting manufacturing process with only two
tools is trendsetting in terms of resource efficiency and economy. The high application potential
of this technology was confirmed by a demonstrator in the form of a belt integral backrest
structure.
Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Max-Brose-Straße 1, 96450 Coburg
BÜFA Composite Systems GmbH & Co.
KG, Rastede | Deutschland
www.buefa.de sven.glaser@buefa.de
Effizienter + ökologischer zum Class A RTM-light-Bauteil
ΞŝĞŚů͕tŽƌƚƵŶĚ&Žƌŵ
Mit BÜFA®-VE 6520 RTM-Class A-Resin sind Class A-GFK-Oberflächen bei Raumtemperatur
im einfachen RTM-light Prozess realisierbar. Aufgehoben werden GFK-üblicher Faser-
/Gelegeprint, Shrinkmarks durch Metallinserts, Fließkanäle, Stöße etc. Spezielle LP-Additive in
einer EP-BisA-VE-Rezeptur bieten neben der Schrumpfkompensation beste mechanische
Eigenschaften, eine HDT>100°C sowie eine exzellente Haftung zu Gelcoat, Sandwichmaterialien
und den textilen Halbzeugen. Das innovative Harzsystem kommt ohne kosmetische
PRODUKTE & ANWENDUNGEN
Pufferschichten aus, was zXHLQHU5HGXNWLRQGHU$UEHLWV]HLWDP%DXWHLOYRQ§ % führt.
Eingesparte handwerkliche Arbeitsvorgänge stabilisieren den Prozess, Nacharbeit und
Ausschuss werden reduziert. Oberflächenrelevante Arbeitsschritte im offenen Verfahren werden
um 50 % reduziert, in gleichem Maße die VOC-Emissionen; ein Beitrag zum Schutz von Mensch
und Umwelt. Direkt nach Gelcoatauftrag und Einlegen der textilen Halbzeuge erfolgt der
Wechsel zum geschlossenen Verfahren. Last but not least: Die Qualität der erzeugten
Oberflächen übertrifft bei weitem die der klassisch verfügbaren Systeme.
BÜFA Composite Systems GmbH & Co. KG, Hohe Looge 2-8, 26180 Rastede | Deutschland
BÜFA Composite Systems GmbH & Co.
KG, Rastede | Germany
www.buefa.de sven.glaser@buefa.de
More efficient and ecological to Class A RTM-light-part
ΞŝĞŚů͕tŽƌƚƵŶĚ&Žƌŵ
With BÜFA®-VE 6520 RTM-Class A-Resin, Class A-GRP surfaces can be achieved in a simple
RTM-light process at room temperature. GRP-usual fiber- / fabric print, shrink marks by metal
inserts, flow channels, shocks etc. are eliminated. In addition to shrinkage compensation, special
LP additives in an EP-Bis-A-VE formulation offer outstanding excellent mechanical properties,
HDT>100°C and excellent adhesion to gelcoats, sandwich materials and textile semi-finished
products. The innovative resin system does not require cosmetic buffer layers, which that leads
to a reduction of WKHZRUNLQJWLPHIRUWKHFRPSRQHQWRI§6DYLQJVLQPDQXDOZRUNVWHSV
PRODUCTS & APPLICATIONS
stabilize the process, rework and rejects are reduced. Surface-relevant work procedures in the
open process as VOC emission, will be reduced by 50%; this is a contribution to the protection of
people and the environment. Immediately after gelcoat application and insertion of the textile
semi-finished products, the changeover to the closed process should be done. Last but not least:
The quality of the produced surfaces exceeds that of the classically available systems.
BÜFA Composite Systems GmbH & Co. KG, Hohe Looge 2-8, 26180 Rastede | Germany
CEAD B.V., Delft, Niederlande
www.ceadgroup.com , info@ceadgroup.com
Endlosfaser-Additivherstellung, 3D-Druck von großen
Verbundteilen für die Industrie
Die Entwicklung der CFAM-Technologie begann 2017, um den Druck von thermoplastischen
Verbundwerkstoffen für industrielle Endanwendungen wie Fassadenverkleidungselemente,
Zugaußenverkleidungen und Autoklavformen zu ermöglichen. Bis zu diesem Zeitpunkt war das Drucken
mit Endlosfasern für industrielle Anwendungen noch nicht entwickelt und nur im kleinen Maßstab mit
sehr niedrigen Geschwindigkeiten möglich. Um diese Teile effizient drucken zu können, bedurfte es
eines zusätzlichen Technologiesprungs, um große Formate mit hoher Geschwindigkeit herstellen zu
können. Genau dies leistet die CFAM-Technologie. Die erste mit dieser Technologie ausgerüstete
Maschine auf dem Markt ist in der Lage, Teile bis zu einer Größe von 4 m x 2 m x 1,5 m mit einer
PROZESSE & VERFAHREN
durchschnittlichen Leistung von 15 kg/h und einer maximalen Leistung von 25 kg/h zu drucken. Dies ist
mehr als 100-mal schneller als mit konventionellen 3D-Druckern. Der patentierte Prozess, bei dem wir
ein endloses Faser- und Thermoplastmaterial kombinieren, ist in dieser Größenordnung einzigartig. Das
Verfahren bietet die Möglichkeit, in den Hochdruckbereich des Einschneckenextruders entweder Glas-
oder Kohlefasern einzubringen. Durch den Einsatz eines Einschneckenextruders können nahezu alle
thermoplastischen Kunststoffe von PP bis PEEK verarbeitet werden. Die Art und Weise, wie diese
Technologie Thermoplaste und Fasern kombiniert, unterscheidet sich von anderen Technologien und
ermöglicht die Herstellung von Großteilen für den industriellen Einsatz mit hoher Geschwindigkeit.
Turbineweg 18, 2627 BP, Delft, Niederlande
CEAD B.V., Delft, The Netherlands
www.ceadgroup.com , info@ceadgroup.com
Continuous Fibre Additive Mnaufacturing, 3D pinting large
composite parts for the industry sectors.
Development of the CFAM technology started in 2017 to develop printing of thermoplastic composite
materials for industry end applications such as facade cladding elements, train exterior panels and
autoclave moulds. Up to this moment printing with continuous fibres has not been developed for industry
applications, always on small scale with very low speeds. To be able to print these parts efficiently the
technology needed to take an additional leap, so that it is able to print on a large size and high speed. The
CFAM technology does exactly that. The first machine launched with this technology makes it possible to
print parts up to 4m x 2m x 1,5m with an average output of 15 kg/hr and a maximum output of 25kg/hr.
PROCESSES & PROCEDURES
This is more than 100x times faster than conventional 3D printers. The process where we combine a
continuous fibre and thermoplastic material at this scale is unique and patented. This can either be a
glass- or carbon fibre that is being inserted in the high pressure area from the single screw extruder. By
using a single screw extruder virtually all thermoplastic materials can be used, from PP up to PEEK. The
way that this technology combines thermoplastics and fibres is distinctive from other technologies and
enables the rapid production of large parts for industry use.
Turbineweg 18, 2627 BP, Delft, The Netherlands
Composite Technology Center GmbH,
Stade
www.ctc-composites.com, ctc.c@airbus.com
Modulare Bohrschablonen ±
3D-Druck und CFK im Verbund
Bohrschablonen für manuelle oder halbautomatische Bohroperationen werden heute überall dort
eingesetzt, wo eine Vollautomatisierung aufgrund geringer Stückzahlen oder der Zugänglichkeit
keinen Sinn macht. In der Regel werden metallische Bohrschablonen eingesetzt, welche nur mit
hohem Aufwand geändert werden können, lange Lieferzeiten sowie bei großen Bauteilen ein
signifikantes Gewicht aufweisen. Die entwickelten modularen Bohrschablonen stellen eine
Kombination aus einer CFK-Struktur mit 3D-gedruckten Modulen dar. CFK wird genutzt, um
PRODUKTE & ANWENDUNGEN
einen hochpräzisen, steifen und gleichfalls leichten Grundrahmen zu bieten; 3D-gedruckte
Kunststoffmodule bilden die zu bohrende Bauteilgeometrie exakt ab, beinhalten metallische
Bohrbuchsen sowie Spanabfuhr und können bei Bedarf einzeln ausgetauscht werden.
Änderungen erfolgen zunächst digital, die betroffenen Module werden ausgedruckt und erst
dann an der Schablone ausgetauscht. Die Werkzeugverfügbarkeit wird dadurch erhöht; die
Schablonen sind deutlich leichter als ihre metallischen Pendants, und Kosten für Änderungen
sind signifikant geringer. Durch Lagerhaltung von Grundplatten und die schnelle Fertigung der
kleinen Module können kürzeste Lieferzeiten gewährleistet werden.
Airbus-Straße 1, 21684 Stade
Composite Technology Center GmbH,
Stade
www.ctc-composites.com, ctc.c@airbus.com
Modular Drilling Templates
- 3D-Printing and CFRP composed
Today drilling templates for manual or semi-automatic drilling operations are used everywhere
where a fully automated drilling operation makes no sense due to low quantities or limited
accessibility. In general, metallic drilling templates are used, which can only be changed with
high effort, have long delivery times as well as significant weight for large components. The
modular drilling templates developed are a combination of a CFRP structure with 3D-printed
modules. CFRP is used to provide a high-precision, stiff and equally lightweight base frame; 3D-
PRODUCTS & APPLICATIONS
SULQWHGSODVWLFPRGXOHVDFFXUDWHO\GHSLFWWKHFRPSRQHQW¶VJHRPHWU\WREHGULOOHGLQFOXGHPHWDO
drill bushings and chip removal, and can be individually replaced if required. Changes are initially
made digitally; the affected modules are printed out and then exchanged at the template. This
increases tool availability, makes templates significantly lighter than their metallic counterparts,
and significantly reduces the cost of changes. By storage of base plates and the rapid production
of small modules, shortest delivery times can be guaranteed.
Airbus-Straße 1, 21684 Stade
Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-,
Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV,
Augsburg
www.igcv.fraunhofer.de; kilian.seefried@igcv.fraunhofer.de
Continuous Fiber Tailoring
Kostengünstige, hochautomatisierbare Herstellung endkonturnaher Preforms für den hochvolumigen
Einsatz von CFK-Strukturen
Das Continuous Fiber Tailoring (CFT) wird zukünftig die flexible, hochproduktive Herstellung multiaxialer
Preforms direkt aus trockenen Rovings zu niedrigen Produktionskosten ermöglichen. Dazu werden
zunächst eine definierte Anzahl an Rovings parallel von einem Gatter abgezogen, auf eine homogene
Breite mit definiertem Flächengewicht gespreizt und mittels speziell entwickeltem Förder- und
PROZESSE & VERFAHREN
Schneidsystem individuell einem kontinuierlich laufenden Förderband zugeführt. Das Kernelement der
Technologie bildet das Förder- und Schneidsystem, das als stationärer Legekopf in Anlehnung an
klassische Legetechnologien angesehen werden kann, wodurch die kontinuierliche Fertigung von
komplexen Lagengeometrien ermöglicht wird. Die Merkmale des CFT gewährleisten eine deutliche
Reduzierung der Bauteilkosten gegenüber industriell gängigen CFK-Fertigungstechnologien.
Am Technologiezentrum 2, 86159 Augsburg
Fraunhofer Research Institution for Casting,
Composite and Processing Technology IGCV,
Augsburg
www.igcv.fraunhofer.de; kilian.seefried@igcv.fraunhofer.de
Continuous Fiber Tailoring
Cost-efficient and highly automated manufacturing of near-net-shape preforms for the high-volume use of
CFRP structures
Continuous Fiber Tailoring (CFT) will enable flexible and highly productive manufacturing of multiaxial
preforms directly from carbon fiber rovings while reducing the component costs. This is achieved due to
PROCESSES & PROCEDURES
production of near-net-shape 2D layers directly from carbon fiber rovings. First of all, the rovings are
spread to homogenous width and defined areal weight. Then a specially developed feeding and cutting
system guides the individual rovings onto a continuously running conveyor belt, in accordance with the
desired part geometry. Key component of CFT is the specifically developed feeding and cutting system
that can be considered as a stationary laying head according to conventional laying processes. Hence, it
is possible to continuously create complex layer geometries. The features of this technology lead to a
significant reduction of component costs in comparison to common CFRP manufacturing processes.
Am Technologiezentrum 2, 86159 Augsburg
Fraunhofer IGCV, Augsburg
www.igcv.fraunhofer.de, kevin.scheiterlein@igcv.fraunhofer.de
PulShaft ± von der Faser zur perfekten Welle
Am Fraunhofer IGCV wurde ± aufbauend auf dem Forschungsprojekt PulForm ± eine seriennahe
Prozesskette zur Herstellung einer Antriebswelle mit hybrider Welle-Nabe-Verbindung (WNV)
entwickelt.
Ausgangssituation ist die Pultrusion in Kombination einer Blasformung auf Basis eines
zweistufigen B-Stage Harzsystems. Mittels Pultrusion wird ein Preform mit konstantem
Querschnitt hergestellt. Die anschließende Blasformung formt aus den standardmäßig einfachen
FORSCHUNG & WISSENSCHAFT
Profilen komplexe Geometrien. Innovationskern ist die Schaffung einer Antriebswelle inklusive
aller metallischen Strukturelemente in einem Prozessschritt. Die WNV ist über eine
kraftschlüssige Kreis-Keil-Verbindung realisiert. Zur Verbindung der Elemente werden diese
gegeneinander verdreht.
Zusammenfassend wurde eine hochautomatisierbare Prozesskette entwickelt, die eine hybride
Antriebswelle für ein einstufiges Getriebe herstellt.
Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV - Am Technologiezentrum 2, 86159 Augsburg
Fraunhofer IGCV, Augsburg
www.igcv.fraunhofer.de, kevin.scheiterlein@igcv.fraunhofer.de
PulShaft ± Pultruded Shaft with oneshot
molding concept
At the Fraunhofer IGCV - building on the research project PulForm - a near-series process chain
was developed for the production of a drive shaft with a hybrid shaft-hub connection (SHC).
Starting point is the pultrusion in combination with blow moulding based on a B-stage resin
system with two stages. Pultrusion is used to produce a preform with a constant cross-section.
Subsequent blow molding takes place to form the standard simple profiles into complex
geometries. Innovation core is the creation of a drive shaft, including all metallic structural
elements in one process step. The SHC is realized via a non-positive circular-wedge connection.
To connect the metallic structural elements, they are rotated against each other.
RESEARCH & SCIENCE
In summary, a highly automated process chain was developed, which produces a hybrid drive
shaft for a single-stage gearbox.
Fraunhofer Research Institution for Casting, Composite and Processing Technology - Am Technologiezentrum 2, 86159 Augsburg
Fraunhofer IWU, Chemnitz &
Fraunhofer IPA, Stuttgart
www.iwu.fraunhofer.de, martin.kausch@iwu.fraunhofer.de;
www.ipa.fraunhofer.de, thomas.goetz@ipa.fraunhofer.de
Ultraschneller 3D-Druck zur additiven
Herstellung faserverstärkter Spannschablonen ±
Verfahrensentwicklung
Der 3D-Druck ist ein stark wachsender Markt, welcher für Kunden und Industrie völlig neue Produkt- und
Fertigungsansätze eröffnet. Das neu entwickelte SEAM-Verfahren erweitert die Möglichkeiten zur
effizienten Herstellung von faserverstärkten Spannschablonen in einem 3D-Druck-Verfahren deutlich.
Die Basis des 3D-Druckers bildet eine extrusionsbasierte Plastifiziereinheit zur Verarbeitung von
(faserverstärkten) Kunststoff-Granulaten in Kombination mit einer Hexapod 6-Achs-Parallelkinematik.
PROZESSE & VERFAHREN
Durch den Aufbau werden bestehende Verfahrensgrenzen überschritten und eine neue Generation von
3D-Druckverfahren geschaffen, die im Vergleich zum herkömmlichen 3D-Druck acht Mal schneller ist.
Aufgrund der kurzen Herstellungszeiten, eines geschlossenen Werkstoffkreislaufs und der Möglichkeit
zur anschließenden subtraktiven Bearbeitung in einer Aufspannung (Additiv-/Subtraktive Hybridfertigung)
können die Bauteilkosten insbesondere für Kleinserien und dem Prototypenbau um ein Vielfaches
reduziert werden, wobei gleiche Oberflächenqualitäten wie beim Standard-FLM-Prozess erreicht werden.
Durch den frei beweglichen und neigbaren Tisch ist zudem ein 3D-Druck ohne Stützstrukturen möglich,
was zu einer maximalen Materialeffizienz führt.
Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU, Reichenhainer Straße 88, D-09126 Chemnitz, Deutschland,
Tel.: +49 (0)371/5397-1020, Fax: +49 (0)371/5397-61020
Fraunhofer IWU, Chemnitz &
Fraunhofer IPA, Stuttgart
www.iwu.fraunhofer.de, martin.kausch@iwu.fraunhofer.de;
www.ipa.fraunhofer.de, thomas.goetz@ipa.fraunhofer.de
Ultra-fast 3D printing for additive manufacturing
of fiber-reinforced vacuum clamping devices ±
Process Technology
3D printing is a fast growing market, opening up completely new approaches of products and
manufacturing for customers and industrial applications. The newly developed SEAM process
significantly extends the possibilities for efficient manufacturing of fiber-reinforced vacuum clamping
devices in a 3D printing process. The basis of the 3D printer consists of an extrusion-based plastification
PROCESSES & PROCEDURES
unit for processing (fiber-reinforced) plastic granules in combination with a Hexapod 6-axis parallel
kinematics. Using this design exceeds existing process limits, creating a new generation of 3D printing
processes that are eight times faster than conventional ones. The component cost, particularly for small
series and prototyping, can be reduced many times over due to the short manufacturing times, the closed
material cycle and due to the possibility of subsequent subtractive processing in a clamping device
(additive/subtractive hybrid manufacturing). The achieved surface qualities are the same as in standard
FLM processes. Moreover, the table can be moved freely and tilted, which enables 3D printing without
supporting structures, which in turn leads to maximum material efficiency.
Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU, Reichenhainer Straße 88, D-09126 Chemnitz, Germany,
Phone: +49 (0)371/5397-1020, Fax: +49 (0)371/5397-61020
Fraunhofer IPA, Stuttgart &
Fraunhofer IWU, Chemnitz
www.ipa.fraunhofer.de, thomas.goetz@ipa.fraunhofer.de;
www.iwu.fraunhofer.de, martin.kausch@iwu.fraunhofer.de
Ultraschneller 3D-Druck zur additiven Herstellung
faserverstärkter Spannschablonen ± Entwicklung
Spannvorrichtung
CFK-Bauteile werden endkonturnah hergestellt, sodass diese nur im Bereich des Bauteilrandes und zur
Funktionalisierung, bspw. zur Einbringung von Bohrungen oder Taschen, spanend bearbeitet werden
müssen. Aufgrund der meist offenen und großflächigen Bauteilgestaltung sind diese sehr labil und
neigen trotz der hohen Steifigkeit zu Schwingungen, was sich negativ auf die Werkzeugstandzeit und
Bauteilqualität, z.B. die Maßhaltigkeit und Kanten-qualität, auswirkt. Um derartige Effekte bei der
Endbearbeitung zu vermeiden, wurden für die Bearbeitung von CFK-Bauteilen hochintegrative
Spannschablonen mit dem neu entwickelten SEAM-Verfahren (FLM-Prozess) additiv hergestellt, auf
PROZESSE & VERFAHREN
denen die Bauteile vollflächig aufliegen und mittels Vakuums schwingungsarm gespannt werden können.
Vorteile der additiven Fertigung liegen in der schnellen und wirtschaftlichen Herstellung individueller
Endprodukte, die eine einfache Integration von Funktionalitäten wie Vakuumfelder, Fräs- und Absaug-
kanäle zulassen. Die gezielte Einbringung von Hohlstrukturen ermöglicht zudem signifikante
Gewichtseinsparungen, die zu einer größeren Materialeffizienz, kürzeren Druckzeiten sowie einer
leichteren Handhabung der Spannmittel führen.
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Nobelstraße 12, D-70569 Stuttgart,
Tel. +49 (0)711/970-1538, Fax: +49 (0)711/970-1570
Fraunhofer IPA, Stuttgart &
Fraunhofer IWU, Chemnitz
www.ipa.fraunhofer.de, thomas.goetz@ipa.fraunhofer.de;
www.iwu.fraunhofer.de, martin.kausch@iwu.fraunhofer.de
Ultra-fast 3D printing for additive manufacturing of
fiber-reinforced vacuum clamping devices ±
Development of the device
CFRP components are manufactured near-net-shape. Hence, they only need to be machined in the area
of the component edges and for functionalization, such as the machining of holes and pockets. As a
result of the mostly open and large component design, CFRP components are extremely fragile and tend
to vibrate despite their high rigidity. This has a negative effect both on tool life and machining quality, as
regards for example dimensional accuracy and edge quality. To avoid such effects in finishing
PROCESSES & PROCEDURES
processing, highly integrative fixtures were additively manufactured for the processing of CFRP
components, using the newly developed SEAM- process (FLM-process). The components resting on
these fixtures over their entire surface can be clamped with low vibrations by means of vacuum.
Advantages of additive manufacturing are the fast and economic production of individual end products,
allowing for a simple integration of functionalities such as vacuum fields, milling and dust extraction
channels. The targeted introduction of hollow structures enables significant weight reductions leading to
increased material efficiency, shorter printing times as well as an easier handling of the clamping
devices.
Fraunhofer Institute for Manufacturing and Automation IPA, Nobelstraße 12, D-70569 Stuttgart,
tel no +49 (0)711/970-1538, fax no: +49 (0)711/970-1570
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und
Strahltechnik IWS Dresden
www.iws.fraunhofer.de | philipp.goetze@iws.fraunhofer.de
HPCI® ± schnelles punktförmiges Fügen für
Hybridbauteile
Innovative Leichtbaukonzepte im Karosserie- und Flugzeugbau vertrauen zunehmend auf das Multi-
Material-Design. Eine besondere Herausforderung dabei ist der Fügeprozess. Vorhandene Technologien
zum Fügen von Metallen und Kunststoffen, wie zum Beispiel Kleben oder mechanische
Verbindungssysteme, sind bezüglich der Prozesszeit ineffektiv oder leiten die Kräfte nicht optimal in den
Werkstoff ein. Das neu entwickelte HPCI® (Heat Press Cool Integrative)-Werkzeug erinnert optisch an
eine konventionelle Widerstandspunktschweißzange, ermöglicht jedoch das Fügen von Metall-
Kunststoff-Hybridbauteilen. Das System basiert auf dem thermischen Direktfügen. Dabei wird der
PROZESSE & VERFAHREN
Kunststoff lokal erwärmt und gleichzeitig gegen ein vorbehandeltes Metallblech gepresst. Nach dem
Erstarren erreichen die Baugruppen höhere Festigkeiten als vergleichbare Klebverbindungen und das
bei einem Bruchteil der Prozesszeit.
Der modulare und robuste Aufbau kann schnell in bestehende Fertigungslinien integriert werden und
ermöglicht so die vollautomatisierte Verarbeitung von thermoplastischen FKV und Metallen zu
Hybridbauteilen mit einem sehr hohen Leichtbaugrad.
Fraunhofer IWS | Winterbergstraße 28 | 01277 Dresden
Fraunhofer Institute for Material and Beam
Technology IWS Dresden
www.iws.fraunhofer.de | philipp.goetze@iws.fraunhofer.de
HPCI ± fast spot-typed joining for hybrid parts
Innovative concepts in lightweight engineering increasingly trust in Multi-Materal-Design. A special
challenge at it is the joining process. Existing technologies to join metals to polymers, like adhesive
bonding or mechanical fastening, are LQHIIHFWLYHUHJDUGLQJSURFHVVWLPHRUGRQ¶WDSSOLFDWHWKHIRUFHV
optimally into the material. The newly developed HPCI® (Heat press Cool Integrative) ± tool appears like
a spot resistance welding gun but enables metal to polymer joining.
The system is based on the technology of thermal direct joining. Hence a polymer is heated locally and
PROCESSES & PROCEDURES
simultaneously pressed against a pretreated sheet metal. After solidifying, the assemblies reach joint-
strengths above the level of good adhesive bonds, while only requiring a fraction of the process-time.
The modular and robust setup can be integrated into existing manufacturing chains quickly and thus
enables a fully automated processing of fiber reinforced thermoplastics and metals to hybrid parts with a
high lightweight engineering potential.
Fraunhofer IWS | Winterbergstraße 28 | 01277 Dresden
Anwendungszentrum HOFZET® des
Fraunhofer WKI, Hannover
www.wki.fraunhofer.de; ole.hansen@wki.fraunhofer.de
Naturfaserverstärkte Serientüren und -heckflügel ± ein
%DXVWHLQDXIGHP:HJ]XU³=HUR(PLVVLRQ0RELOLWlW´
Politische Strategien, wie die nationale Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030, aber auch
interne Änderungen in Großkonzernen für eine nachhaltige Wirtschaft, stärken den Einsatz
nachwachsender Rohstoffe. Das von der Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe geförderte
Verbundprojekt des Fraunhofer WKI und Porsche Motorsport evaluiert den Einsatz von
naturfaserverstärkten Kunststoffen für Exterieuranwendungen. Am Beispiel einer Tür und eines
Heckflügels erfolgte die Auslegung dieser Komponenten unter Berücksichtigung
materialspezifischer Eigenschaften. Ziel ist es, auch weiterhin die Anforderungen zu
PRODUKTE & ANWENDUNGEN
gewährleisten, durch den konsequenten Einsatz von Naturfasern als CO2-Speicher gleichzeitig
den CO2 Ausstoß zu verringern. Neben standardisierten Testverfahren im Labor und Dauerlauf
werden die entwickelten Teile in einer Langzeituntersuchung an den Fahrzeugen des
Rennteams Four Motors getestet. Die erfolgreiche Überführung der entwickelten Komponenten
in eine Kleinserie legt gleichzeitig den Grundstein für eine Betrachtung über den
Prototypenstatus hinaus. Damit bieten die Projektergebnisse eine ganzheitliche
Bewertungsgrundlage des Einsatzes nachwachsender Rohstoffe im Automobilbereich.
Anwendungszentrum HOFZET® des Fraunhofer WKI, Heisterbergallee 10 A, 30453 Hannover
Application Centre HOFZET® of
Fraunhofer WKI, Hannover
www.wki.fraunhofer.de; ole.hansen@wki.fraunhofer.de
Natural fibre reinforced serial doors and rear wings - a
building block on the way to "Zero Emission Mobility
Political strategies, such as the National Research Strategy Bioeconomy 2030, but also internal
changes in large corporations for a sustainable economy, strengthen the use of renewable raw
materials. The joint project of the Fraunhofer WKI and Porsche Motorsport, funded by the
Agency for Renewable Resources, evaluates the use of natural fiber-reinforced plastics for
exterior applications. Using the example of a door and a rear wing, these components were
designed taking material-specific properties into account. The aim is to continue to meet the
requirements for reducing CO2 emissions through the consistent use of natural fibres as CO2
PRODUCTS & APPLICATIONS
storage. In addition to standardized test procedures in the laboratory and endurance tests, the
developed parts are tested in a long-term study on the vehicles of the Four Motors racing team.
The successful transfer of the developed components into a small series simultaneously lays the
foundation for a consideration beyond the prototype status. The project results thus provide a
holistic basis for evaluating the use of renewable raw materials in the automotive sector.
Application Centre HOFZET® des Fraunhofer WKI, Heisterbergallee 10 A, 30453 Hannover
Gaugler & Lutz oHG, Aalen-Ebnat
www.gaugler-lutz.de; info@gaugler-lutz.de
Verfahren zur Herstellung eines Sandwichverbundbauteil
sowie einer Verbindungsanordnung
2018 erhielt die Gaugler & Lutz oHG das Patent für ein Verfahren zur Herstellung eines
Sandwichverbundbauteils sowie einer Verbindungsanordnung. Bei diesem Sandwichverbundbauteil wird
die Kernschicht zwischen zwei Deckschichten eingebracht, wodurch ein leichtes und gleichzeitig steifes
Bauteil entsteht.
Durch die Schwalbenschwanz-Verbindungstechnik werden die Strukturelemente schnell und sicher in
der Form, zum Beispiel eine Schalenform für Rotorblätter, fixiert. Durch gezieltes Einsetzen der
Verbindungselemente kann die Fließfront des Harzflusses zwischen den Strukturelementen gebremst
oder umgeleitet werden.
PROZESSE & VERFAHREN
Da mindestens eine Stirnseite des Verbindungselements im Bereich der schwalbenschwanzförmigen
Auskragung eine Rundung aufweist, ergibt sich außerdem eine vorteilhafte Beweglichkeit bzw. Toleranz.
Somit können unter andere Schrumpfungen ausgeglichen werden.
Bestehende Verfahren sind im Vergleich relativ aufwändig und es kann zu unerwünschten örtlichen
Anreicherungen oder Fehlmengen von Harz/Härter kommen, da kein kontrollierter Harzfluss stattfindet.
Habsburgerstraße 12 +49 7367 9666-0
73432 Aalen-Ebnat +49 7367 9666-60
Gaugler & Lutz oHG, Aalen-Ebnat
www.gaugler-lutz.de; info@gaugler-lutz.de
Process for producing a composite sandwich component
and connection arrangement
In 2018, Gaugler & Lutz oHG received the patent for a composite sandwich component production
process, as well as a connection arrangement. In this composite sandwich component, the core layer is
introduced between two covering layers, resulting in a component that is both lightweight and rigid.
The dovetail connection technique means that the structural elements can be fixed quickly and safely into
the mould, such as a shell form for rotor blades. Deliberate insertion of the connecting elements means
that the front of the resin flow between the structural elements can be slowed or diverted.
Since at least one face on the connecting element in the area of the dovetail-shaped projection is
PROCESSES & PROCEDURES
rounded, a beneficial mobility or tolerance also results. Shrinkages can be compensated for in this way,
among other things.
Existing processes are relatively complex in comparison and can lead to undesirable local accumulations
or shortfalls in resin/hardener, since there is no controlled flow of resin.
Habsburgerstraße 12 +49 7367 9666-0
73432 Aalen-Ebnat +49 7367 9666-60
www.greenlightweightsolutions.com /
karsten.pietsch@greenlightweightsolutions.com
Bionic Lighhtweight Solutions & embedded Intelligence ±
the Next Generation of Smart Composites
Die RFS-Technologie ist ein innovatives Verfahren zur Umformung flächiger, faserverstärkter duro- und
thermoplastischer Prepregs in eine dreidimensional geometrisch modellierbare, auxetische Leichtbaustruktur, der
Rauten-Falt-Struktur (RFS). Bei der Weiterverarbeitung als Sandwichkern ist der Sandwichverbund durch die
flächige Faserverstärkung besonders formsteif, hitzebeständig, schlagzäh und energieabsorbierend. Gerade die
auxetische Mechanik sowie die minimale Topologie der Struktur ermöglichen im Bereich der Funktionsintegration
völlig neue Anwendungen. Im Gegensatz zu duroplastischen FVK werden in der noch jungen Produktgruppe der
endlosfaserverstärkten Thermoplaste mit dieser Technologie die Produktionszykluszeiten in der Serienfertigung
PROZESSE & VERFAHREN
besonders bei größeren Bauteilen extrem verkürzt. Sie sind rohstofflich wiederverwertbar und verfügen über eine
hohe Bruchdehnung und geringe Dichte. Dank der kurzen Produktionszykluszeiten, geringen Materialkosten und der
Tatsache, dass die Prepregs quasi unbegrenzt gelagert werden können, sind sie ohne Probleme großserientauglich.
Die RFS-Technologie ist speziell für die Integration elektronischer Bauelemente und Systeme in hochleistungsfähige
multifunktionale Faserkunststoffverbundstrukturen, wie z. B. die sensorische Bauteilüberwachung, ausgelegt. Die
Technologie ermöglicht in Form und Funktion eine völlig neue, zuvor nicht umsetzbare Bauteilauslegung.
Green Lightweight Solutions, Bohrstr.13, D-23966 Wismar
www.greenlightweightsolutions.com /
karsten.pietsch@greenlightweightsolutions.com
Bionic Lighhtweight Solutions & embedded Intelligence
The Next Generation of Smart Composites
RFS technology is an innovative process for forming sheet-like, fiber-reinforced, duroplastic and thermoplastic
prepregs into a three-dimensional geometrically shapeable, auxetic lightweight structure, the diamond-folded
structure (RFS).
In further processing as a sandwich core, the sandwich composite is particularly dimensionally stable, heat-resistant,
PROCESSES & PROCEDURES
impact-resistant and energy-absorbing due to the planar fiber reinforcement. Especially the auxetic mechanics as
well as the minimal topology of the structure allow completely new applications in the field of functional integration.
In contrast to thermoset FRPs, the production cycle times in series production are extremely shortened in the still
young product group of continuous fiber reinforced thermoplastics with this technology, especially for larger
components. They are recyclable and have a high elongation at break and low density. Thanks to the short
production cycle times, low material costs and the fact that the prepregs can be stored almost indefinitely, they can
be mass produced without any problems. RFS technology is specifically designed for the integration of electronic
devices and systems into high performance multifunctional fiber composite structures, e.g. the sensory component
monitoring. The technology enables a new, previously not realizable component design in terms of form and
function.
Green Lightweight Solutions, Bohrstr.13, D-23966 Wismar
Gubesch Thermoforming GmbH &
Projektkonsortium, Wilhelmsdorf
www.flexhyjoin.eu, c.laugwitz@gubesch.de
FlexHyJoin: Flexibler Produktionsprozess für zusatzstofffreies
Hybridfügen im großserientauglichen Maßstab
=LHOYRQÄ)OH[+\-RLQ³ )OH[LEOH3URGXFWLRQ&HOOIRU+\EULGJoining) war die Entwicklung und der Aufbau
einer Prototyp-Fertigungszelle zum Fügen von Hybridbauteilen, bestehend aus thermoplastischen
Faserkunststoffverbunden (TP-FKV) und Metallen. Dazu werden Induktions- und Laserfügen mit einer
Laservorbehandlung der Metalloberfläche, Prozesskontrolle und -überwachung sowie zerstörungsfreie
Prüfung via Lock-in-Thermografie kombiniert. Somit soll ein speziell auf hybride Metall-TP-FKV
Verbindungen angepasster Fügeprozess bereitgestellt werden, um das jeweilige Werkstoffpotential voll
auszuschöpfen. Die Entwicklung der Zelle repräsentiert den Grundstein für neue Konstruktions-
PROZESSE & VERFAHREN
möglichkeiten im hybriden Leichtbau. Die sehr gute Verbindungsqualität und -festigkeit bei einer kurzen
Taktzeit in der Herstellung eignet sich für ein breites Spektrum von Anwendungen und wird neben der
Automobilindustrie auch in Industriezweigen wie Medizin, Sport und Freizeit oder der Luft- und
Raumfahrt eingesetzt.
Projektkonsortium: Institut für Verbundwerkstoffe (Koordinator, D), CRF (I), EDAG (D), FILL (A),
Fraunhofer ILT (D), Gubesch (D), KGR (I), Leister Technologies (CH), NIT (E), Tecnalia (E)
Industriestraße 1, 91489 Wilhelmsdorf
Gubesch Thermoforming GmbH &
project consortium, Wilhelmsdorf
www.flexhyjoin.eu, c.laugwitz@gubesch.de
FlexHyJoin: Flexible production process for additive-free hybrid
joining on a large-volume production scale
The aim of "FlexHyJoin" (Flexible Production Cell for Hybrid Joining) was to develop and construct a
prototype production cell for joining hybrid components consisting of thermoplastic fiber reinforced
polymer composites (TP-FRPC) and metals. Induction and laser joining are combined with laser
pretreatment of the metal surface, process control and monitoring as well as non-destructive testing via
Lock-in Thermography. Thus, a joining process specifically adapted to hybrid metal-TP-FRPC
connections is provided in order to fully exploit the respective material potential. The development of the
PROCESSES & PROCEDURES
prototype production cell is the basis for new design possibilities in hybrid lightweight construction. The
very good joint quality and strength with a short cycle time in production is suitable for a wide range of
applications and can be used not only in the automotive industry, but also in other industrial sectors such
as medicine, sports and leisure or aerospace.
Project consortium: Institut fuer Verbundwerkstoffe (coordinator, D), CRF (I), EDAG (D), FILL (A),
Fraunhofer ILT (D), Gubesch (D), KGR (I), Leister Technologies (CH), NIT (E), Tecnalia (E)
Industriestraße 1, 91489 Wilhelmsdorf
Henkel AG & Co. KGaA, Heidelberg
3a Composites Core Materials, Sins (CH)
www.composite-lab.com; mike.wienand@kenkel.com
www.3acorematerials.com; hannes.eggenschwiler@3acomposites.com
Zykluszeitoptimierte Herstellung von Sandwich-FVK-Bauteilen
mit leichtem PET-Schaumkern im HP-RTM-Verfahren
Die Kombination von faserverstärkten Decklagen mit einem leichten PET-Schaumkern verbindet hohe
Festigkeit und Steifigkeit mit einem niedrigen Bauteilgewicht und ist daher eine effiziente Leichtbau-
Variante für Strukturbauteile im Automobilbau. In der Verarbeitung ist es jedoch alles andere als
einfach, anisotrope FVK-Werkstoffe mit Schäumen zu verbinden. Durch die starke
Temperaturabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften müssen entweder teure Schäume
verwendet werden oder solche mit hoher Dichte. In einem gemeinsamen Projekt der Henkel AG & Co.
PROZESSE & VERFAHREN
KGaA und 3A Composites Core Materials ist es gelungen, leichte und kostengünstige Schaumkerne
aus PET im HP-RTM-Verfahren einzusetzen. Das Polyurethan-Harzsystem Loctite Max 2 härtet bereits
bei geringen Temperaturen unterhalb von 70 °C innerhalb weniger Minuten aus und ermöglicht somit
geringe Zykluszeiten, wie sie von der Automobilindustrie gefordert werden. Durch gezielte Abstimmung
des Prozesses auf den Schaum werden auch bei niedrigen Drücken unter 5 bar gute Oberflächen
erzielt. Dadurch bleiben auch Schaumkerne mit einer Dichte zwischen 100-170 kg/m intakt und bilden
durch die gute Anbindung mit der Matrix hochsteife FVK-Bauteile.
Henkel AG & Co. KGaA, Henkelstr. 67, 40589 Düsseldorf
Henkel AG & Co. KGaA, Heidelberg
3a Composites Core Materials, Sins (CH)
www.composite-lab.com; mike.wienand@kenkel.com
www.3acorematerials.com; hannes.eggenschwiler@3acomposites.com
Rapid and cost-effective Sandwich Parts with PU Resin and
PET Foam Core
The combination of fibre-reinforced cover layers with a lightweight PET foam core combines strength
and stiffness with a low weight and is therefore an efficient design for structural components in the
automotive industry. However, processing FRP with foams can cause many difficulties. The mechanical
properties of the foam show a strong temperature dependency, which leads to a usage of either very
expensive or high-density-foams. In a collaborative project of Henkel AG & Co. KGaA and 3A
PROCESSES & PROCEDURES
Composites Core Materials, it has been shown that the usage of a lightweight and cost-effective PET
foam with the HP-RTM process is feasible. The polyurethane resin Loctite Max 2 cures within minutes,
even at low temperatures below 70 °C, enabling the short cycles times which are required by the
automotive industry. Investigating of suitable process windows enables a good surface even by low in-
mold pressure below 5 bars. As a result, foam cores with a density between 100-170 kg/m remain
intact and ensure high-quality FRP components due to the good bonding with the matrix.
Henkel AG & Co. KGaA, Henkelstr. 67, 40589 Düsseldorf
Institut für Textiltechnik der RWTH
Aachen University, Aachen
www.ita.rwth-aachen.de; sven.schoefer@ita.rwth-aachen.de
Entwicklung einer textilen Materialzuführung zur
Erhöhung der Preformqualität bei der
Stempelumformung von Verstärkungslagenpaketen
Bei der automatisierten Herstellung von FVK-Preforms ist die Stempelumformung das derzeit
wirtschaftlichste Verfahren zur Großserienfertigung. Dieses Verfahren ist allerdings anfällig für
Drapierfehler, welche in der Folge die optischen und mechanischen Eigenschaften des FVK-Bauteils
reduzieren. Zudem werden industriell insbesondere vollklemmende Spannrahmen oder Niederhalter
eingesetzt, welche dem Umformprozess meist nur rechteckig zugeschnittene Verstärkungslagen zuführen.
FORSCHUNG & WISSENSCHAFT
Um diesen Problemstellungen zu entgegnen, wurde ein innovativer Verfahrensansatz entwickelt, bei dem
eine lösbare textile Fügeverbindung (Tuftingnaht) ein Abgleiten der Einzellagen während des
Umformprozesses unter einer von der Nahtausführung abhängigen Rückhaltekraft ermöglicht. Auf diese
Weise werden Drapierfehler reduziert, was zu einer signifikanten Erhöhung der Preformqualität und zur
Senkung von Ausschussraten führt. Das Verfahren ist außerdem höchst effizient, da Zugkräfte für
beliebige Bauteilgeometrien an endkonturnahen Zuschnitten eingeleitet werden können, wodurch eine
Minimierung des Materialeinsatzes einhergeht. Die auf einem Trägertextil fixierten endkonturnahen
Lagenpakete können in derzeit eingesetzten industriellen Stempelumformpressen ohne Anpassungen der
komplexen Anlagentechnologie eingesetzt werden.
Institut für Textiltechnik RWTH Aachen University | Otto-Blumenthal-Str. 1 | 52074 Aachen
Institut für Textiltechnik der RWTH
Aachen University, Aachen
www.ita.rwth-aachen.de; sven.schoefer@ita.rwth-aachen.de
Development of a textile-based material feed to
increase the preform quality during stamp forming of
reinforcing layers
In the automated production of FRP preforms, stamp forming is currently the most cost-efficient process
for large-scale production. However, this process is susceptible to draping errors, which subsequently
reduce the optical and mechanical properties of the FRP component. In addition, full clamping frames or
hold-down devices are used, which feed only rectangular-cut reinforcing layers to the forming process.
In order to eliminate these problems, an innovative approach was developed in which a detachable textile
joint (tufting seam) allows the single layers to slide off during the forming process under a retention force
dependent on the seam design. In this way, draping errors are reduced, leading to a significant increase in
preform quality and a reduction in scrap rates. The process is also highly efficient, as tensile forces can be
RESEARCH & SCIENCE
applied to any component geometry on near-net-shape blanks, minimizing the use of material. The near-
net-shape reinforcing layers fixed on a carrier textile can be applied to current industrial stamp forming
presses without having to adapt the complex system technology already in use.
Institut für Textiltechnik RWTH Aachen University | Otto-Blumenthal-Str. 1 | 52074 Aachen
Institut für Textiltechnik der RWTH
Aachen University, Aachen
www.ita.rwth-aachen.de, magdalena.kimm@ita.rwth-aachen.de
duRECon - recycelte Carbonfasern als
Hochleistungsverstärkung in Faserbeton
Das Material duRECon adressiert die bestehende Problematik steigender CFK-Abfälle in den
Branchen Mobilität, Windenergie und Bauwesen und strebt eine hochwertige Wiederverwendung
im Massenmarkt "Faserbeton" an: duRECon bezeichnet eine Kombination von recycelten
Carbonfasern, gewonnen aus CFK, mit hochfestem Beton: zusammen bilden beide Materialien
einen korrosionsfreien, dauerfesten Hochleistungswerkstoff zum Einsatz unter herausfordernden
FORSCHUNG & WISSENSCHAFT
Umgebungsbedingungen, z. B. in Küstennähe, in Parkhäusern, im Anlagenbau und Tiefbau.
Hierbei können recycelte Carbonfasern den Beton als Kurzfaser oder durch Einlegen eines
Carbonfaservlieses oder textilen Gitters aus Carbonfasergarnen verstärken. Die Untersuchungen
der Material- und Verarbeitungseigenschaften zeigen, dass duRECon mit recycelten
Carbonkurzfasern ökonomisch vollständig tragbar ist, da es geringere bis vergleichbare Kosten
wie etablierte Fasern (Glas, Stahl, Edelstahl) verursacht, während höhere Festigkeiten und eine
bessere Dauerbeständigkeit erreicht wird.
Institut für Textiltechnik RWTH Aachen University | Otto-Blumenthal-Str. 1 | 52074 Aachen
Institut für Textiltechnik der RWTH
Aachen University, Aachen
www.ita.rwth-aachen.de, magdalena.kimm@ita.rwth-aachen.de
duRECon - Recycled carbon fibers as high-
performance reinforcement in fiber concrete
The material duRECon addresses the existing problem of increasing CFRP waste in mobility,
wind energy and construction industries and pursues a high-quality re-use in the mass market
"fibre concrete": duRECon refers to a combination of recycled carbon fibres, obtained from
CFRP, with high-strength concrete: together, both materials form a corrosion-free, durable high-
performance material for use under challenging environmental conditions, e.g. near the coast, in
parking structures, in plant construction and underground engineering. In this context, recycled
carbon fibres can reinforce the concrete as short fibres or by placing a carbon fibre nonwoven or
textile grid of carbon fibre yarns. Investigations of the material and processing properties show
RESEARCH & SCIENCE
that duRECon with recycled carbon short fibres is completely economically viable, as it causes
lower to comparable costs to established fibres (glass, steel, stainless steel), while higher
mechanical strength and better durability are achieved.
Institut für Textiltechnik RWTH Aachen University | Otto-Blumenthal-Str. 1 | 52074 Aachen
Institut für Verbundwerkstoffe GmbH,
Kaiserslautern; Fluvius GmbH, Meerbusch
www.ivw.uni-kl.de | mark.kopietz@ivw.uni-kl.de
www.fluvius.de | info@fluvius.de
Nachhaltige in situ funktionalisierte Organomineralharze
für innovative basaltfaserverstärkte Verbundwerkstoffe
zur dauerhaften Rohrsanierung
Zur Sanierung defekter Rohr- und Kanalleitungen kommen derzeit glasfaserverstärkte Organomineralharze
als Kurzliner zum Einsatz. Die zweikomponentige Harzklasse, welche reaktionsbedingt durch
Polysilikatpartikel gefüllt wird, repräsentiert eine Wasser-in-Öl-Emulsion und wird momentan durch
chemisch ungebundene organische Phosphorsäureester emulgiert. Aufgrund der europäischen REACH-
Verordnung (EG-Nr. 1907/2006) und der Gefahr der Umweltbelastung durch ausdiffundierende Phosphate,
FORSCHUNG & WISSENSCHAFT
wurde eine Substitution der Phosphorsäureester durch funktionalisierte, nachwachsende Rohstoffe
erfolgreich erforscht. Eine weitere Modifizierung der Harzformulierung mit silan-terminierten Polymeren
bewirkte eine Brückenbildung zwischen organischer Matrix und anorganischem Substrat. Dies ergab
deutlich gesteigerte (bruch-)mechanische Eigenschaften der Matrix. Synergistische Effekte fanden sich
darüber hinaus beim Einsatz mit Halbzeugen aus Glasfasern und aus natürlichem Lavastein gewonnenen,
neuartigen Basaltfasern, was zu erhöhter Faser/Matrix-Haftung und damit zu erhöhter Schadenstoleranz
führt. Die Entwicklungen steigern den Bio-Anteil der Matrix, die Nachhaltigkeit sowie die Lebensdauer der
Werkstoffe.
Institut für Verbundwerkstoffe GmbH, Erwin-Schrödinger-Str. 58, 67663 Kaiserslautern
Fluvius GmbH, Berta-Benz-Str. 22, 40670 Meerbusch
Institut für Verbundwerkstoffe GmbH,
Kaiserslautern; Fluvius GmbH, Meerbusch
www.ivw.uni-kl.de | mark.kopietz@ivw.uni-kl.de
www.fluvius.de | info@fluvius.de
Sustainable in situ functionalized organomineral resins
for innovative basalt fiber-reinforced composites for
permanent pipe rehabilitation
Currently, glass fiber-reinforced organomineral hybrid resins are used for short liner rehabilitation of
defective pipelines and sewer lines. The two-component resin class, which is filled by polysilicate
particles due to the chemical reaction, represents a water-in-oil emulsion, and is currently emulsified by
chemically unbound organic phosphoric acid esters. Pursuant to European REACH regulation (EC No.
1907/2006) and the danger of environmental pollution through diffusing phosphates, a substitution of
phosphoric acid ester by functionalized, renewable raw materials was successfully researched. A further
modification of the resin formulation with silane-terminated polymers caused a bridging between organic
matrix and inorganic substrate. This results in significantly increased (fracture) mechanical properties of the
RESEARCH & SCIENCE
matrix. In addition, synergistic effects have been found in the application of semi-finished products made of
glass fibres, as well as in new basalt fibres obtained from natural lava stone, which leads to increased
fiber/matrix adhesion and thus to increased damage tolerance. These developments increase the content of
bio-EDVHGSURGXFWVVXVWDLQDELOLW\DVZHOODVWKHPDWHULDOV¶OLIHWLPH
Institut für Verbundwerkstoffe GmbH, Erwin-Schrödinger-Str. 58, 67663 Kaiserslautern
Fluvius GmbH, Berta-Benz-Str. 22, 40670 Meerbusch
JETCAM GmbH, München, Deutschland
www.jetcam.de
CrossTrack-Software für die Produktion von Composites
CrossTrack bietet eine zentrale, einfache Benutzeroberfläche, um Materialien innerhalb Ihres
Unternehmens zu orten und deren verbleibende Lebensdauer zu verfolgen. Beim Schneiden von
Prepreg-Material wird darüber hinaus die Position und das Alter jedes einzelnen geschnittenen
Teils verfolgt und dabei die verbleibende Lebensdauer eines Satzes auf Basis der am schnellsten
ablaufenden Materiallage automatisch berechnet.
Die enge Integration von CrossTrack mit JETCAM Expert Nesting bietet zudem eine extrem
schnelle und effiziente Möglichkeit, CAD-Objekte zu importieren, hochoptimierte Schnittmuster zu
PRODUKTE & ANWENDUNGEN
erstellen und deren Schnitt in der Produktion zu planen.
CrossTrack nutzt die Vorteile der SQL-Server-Datenbankplattform von Microsoft und bietet eine
robuste Lösung, die alle durchgeführten Aktionen protokolliert. Es besteht die Möglichkeit,
Informationen zwischen CrossTrack- und MRP-Systemen auszutauschen und Aufgaben wie
Datenbanksicherungen oder von Berichterstellung automatisch ausführen zu lassen. Es stehen
verschiedene kleinere "Stationen" zur Verfügung, die es Kunden ermöglichen, die für eine
bestimmte Benutzerrolle relevante Oberfläche auszuwählen. Dank der hohen Flexibilität dieser
Lösung können alle CrossTrack-Kunden ein einheitliches Standardsystem nutzen.
JETCAM GmbH Feringastraße 6, 85774 Unterföhring, Deutschland
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