Solvay steigert Low-Cost-Prepreg-Produktion mit Cygnet Texkimps Vier-Achs-Filament-Winder

Composite-Material- und Technologielieferant Solvay (Alpharetta, Ga., USA) hat einen vierachsigen Roboter-Filament-Winder installiert, der von Faserhandling-Spezialist und Sondermaschinenbauer Cygnet Texkimp (Cheshire, UK) entwickelt und gebaut wurde, um Low-Cost-Prepreg-Material und Composite-Teile herzustellen.

Die maßgeschneiderte Wickelmaschine wurde in Solvays UK Application Centre installiert, einer F&E-Einrichtung in Heanor, wo das Unternehmen neue Technologien und Prozesse für die Einführung von Composites in Hochvolumenmärkte wie Automobil und Luftfahrt entwickelt.

Hochgeschwindige, mehrlagige Preforms

Der Filamentwinder wurde von Cygnet Texkimp entwickelt, um die Produktion großer Composite-Materialbahnen, oder Preforms, zu ermöglichen, die mit Solvays Double Diaphragm Forming (DDF) Technologie und Pressformen geformt werden können. Ziel ist die Schaffung kosteneffektiver Außenbauteile für die Automobilindustrie, einschließlich Motorhauben und Kofferraumdeckel.

„Die von uns entwickelte Maschine ist im Grunde ein semi-automatischer Trommelwickler“, erklärt Cygnet Texkimp Managing Director Luke Vardy. „Aber im Gegensatz zu traditionellen Maschinen dieser Art kann sie Faser in einem viel breiteren Winkelbereich wickeln, was Kunden größere Flexibilität bei der Anpassung von Materialeigenschaften innerhalb mehrlagiger Preforms bietet.“

Der Winder kann Faser mit Geschwindigkeiten bis zu 100 Metern/Minute wickeln und ist für einen Dorn von 2,2 Metern Länge und 0,6 Metern Durchmesser ausgelegt, um Preforms bis zu 2 Quadratmetern zu produzieren. Der fertige Wickel wird vom Dorn geschnitten und mit einer integrierten, automatischen Schneideinheit auf Maß getrimmt, bevor er auf einem dedizierten Transfertisch zum nächsten Verarbeitungsschritt transportiert wird.

„Cygnet Texkimp arbeitete eng mit uns zusammen, um einen hochkontrollierten und effizienten Prozess zu entwickeln, der viel Arbeitsaufwand eliminiert und es uns ermöglicht, Kunden zu zeigen, wie sie Carbonfaser-Prepreg schnell, kosteneffektiv und wettbewerbsfähig mit unseren Harzen und Materialien herstellen können“, sagte Richard Russell, Process Engineer bei Solvay. „Für den Automobilmarkt insbesondere ist dies eine sehr interessante alternative Möglichkeit, Hochleistungs-Composite-Teile in mittleren Volumen herzustellen.“

Konstanter Spannung für Spread Tow

Der Winder nimmt trockene Fasern, oder Tows, aus einem integrierten, vierpositionigen angetriebenen Creel und führt sie auf einen Applikationskopf. Der angetriebene Creel kontrolliert die Fadenspannung während des gesamten Prozesses. Dies gewährleistet konsistentes Spreizen trotz Schwankungen der Faser Geschwindigkeit, die während des Wickelprozesses auftreten.

Die vier Tows werden über den Applikationskopf gespreizt, um ein 50 Millimeter breites konsolidiertes Band oder Tape zu erstellen, auf das Solvays Harzsystem unmittelbar vor der Ablage auf den Dorn aufgebracht wird.

Cygnet Texkimps Design beinhaltet ein Harzdosiersystem, um Solvays fortschrittliche Harze am Applikationspunkt zu mischen, und eliminiert so das Problem von vorgemischtem Harz, das vor Applikation aushärtet oder unter speziellen Bedingungen gelagert werden muss.

Solvay hat auch mit BMW (München, Deutschland) demonstriert, wie ein M4 GTS Motorhaube mittels Diaphragm Forming aus filamentgewickelten Carbonfaser-Preforms produziert werden kann.

Für Details siehe Solvays „Composites Materials for Automotive Applications“ Broschüre (S. 7).