RWTH Aachen ITA: Fortschritte bei Faserbeschichtung und Carbonfaser-Forschung

Hinweis: CompositesWorld erhielt Produkt/Technologie-Ankündigungen vor JEC World 2020 (ursprünglich 3.–5. März, verschoben auf Mai). CW veröffentlicht nun die erhaltenen Ankündigungen.

Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen (ITA, Aachen) präsentiert Innovationen in Glas-/Carbonfaserproduktion am Gemeinschaftsstand des Aachen Center for Integrative Lightweight Construction.

Live-Demo: Mehrstoff-Faserbeschichtungslinie

Live am Stand: ITA demonstriert Mehrstoff-Faserbeschichtungslinie – beschichtet/imprägniert Rovings verschiedener Materialien, produziert Towpregs (vorimprägnierte Rovings) aus Thermoplasten und Carbonfasern. Towpregs verarbeitbar durch Wickeln/Flechten. Anwendungen: Antriebswellen Auto/Luftfahrt.

System: breites Applikationsspektrum, schneller Output. Max. Prozesstemperatur 400 °C → Hochtemperatur-Thermoplaste verarbeitbar, schnelle Labortests diverser Materialien. Aktuelle Produktionsgeschwindigkeiten: 5 m/min (material-/konfigurationsabhängig). Upscaling auf Industriemaßstab möglich. Verarbeitet Duro- und Thermoplaste.

Towpregs mit runden Querschnitten bis 5 mm Ø und bandförmigen Geometrien bis 20 mm Breite bei 5 m/min (material-/konfigurationsabhängig).

Carbonfaser-Produktionsforschung

Kernforschungsbereich: kontinuierliche Pilot-Carbonfaser-Produktionsanlage (<1 t/Jahr). Durch geringe Größe/geringen Materialeinsatz ideal für Entwicklung neuer Stabilisierungs-/Carbonisierungsprofile und Test neuer Faser-Sizings.

Hauptziel: Stabilisierungszeit von initial 50 Min auf ~21 Min verkürzen. Resultierende Fasern auf Toray T700-Niveau.

Alternativer Rohstoff Polyethylen (PE) → Carbonfaserpreis um ~50 % senkbar. Durch bestehende Spinn-/Sulfonationsanlagen: ITA führend bei kosteneffizienten Polyolefin-basierten Carbonfasern.

Textiltechnik und Photonik

CFRP-Bauteile oft durch in ausgehärtetes/gebohrtes Bauteil geklebte Befestiger montiert. ITA: Integration Befestiger in Textil-Vorformling + zusätzlicher Aushärtungsschritt → verkürzte Prozessketten, ≥50 % höhere Fügeleistung. Erfordert hochpräzise Textilausschnitte für Befestiger.

NRW-Projekt CarboLase (EFRE-gefördert): Lasermaterialbearbeitung erstmals in automatisierten Vorformprozess integriert. Neu: materialschonender Ultrakurzpulslaser – thermisch schadenfreie Textilbearbeitung.

Flexible Roboterzelle → Just-in-Time CFRP-Fertigung mit integrierten Befestigern, geometrie-/losgrößenunabhängig. Demonstrator: B-Säulen-Segment mit integrierten Befestigern vollautomatisch gefertigt.

Entwicklung: ITA mit Partnern AMPHOS GmbH, Kohlhage Fasteners GmbH & Co. KG, LUNOVU Integrated Laser Solutions GmbH, Fraunhofer ILT.

High-Speed Prepreg Filament Winding

ITA arbeitet mit vielen Industrien an Filament Winding, inkl. neuartigem Multi-Filament Winding. Vorteil: viele Fasern (ITA-Anlage: 48) simultan wickeln → 50x Verarbeitungsgeschwindigkeit, 100 % Abdeckung in einem Durchgang.

Geschwindigkeit weiter gesteigert durch hochwertige Prepregs via ZIM-Projekt MFWOptiPreg mit F.A. Kümpers GmbH & Co. KG. Optimierte Klebrigkeit (Tack), Faserbruch, hohe Wickelgeschwindigkeiten, Qualitätsprodukte. Filament Winding: Faserorientierung 0°≤θ<90° einstellbar.

Qualitätsbeispiel: Prepregs getestet für Druckbehälter und Torsionswellen. Entwickeltes Prepreg bereits marktverfügbar.