AeroLas beschleunigt Carbonfaser-Garnproduktion für fortschrittliche Fertigung

AeroLas GmbH (München, Deutschland) hat ein Spinnverfahren entwickelt, bei dem diskontinuierliche Carbonfaserfilamente mit einer thermoplastischen Faser zu einem Garnmaterial kombiniert werden können, das potenzielle Anwendungen in additiver Fertigung, 3D-Druck und anderen Composites-Fertigungsprozessen hat.

AeroLas' Technologie ist ein Derivat des traditionellen Spinnens, das einen Ringspinner verwendet (siehe Foto). Michael Muth, Geschäftsführer bei AeroLas, merkt an, dass dieser Ringspinner, mit dem 80 Prozent der weltweiten Garne gesponnen werden, inkompatibel mit Carbonfaserfilamenten ist. Der „Läufer“ des Rings, der Filamente auf eine Spule (Cop) in der Mitte des Rings führt, ist zu scharf und verursacht Brüche der Carbonfaserfilamente.

Um dieses Problem zu lösen, wandte sich AeroLas der Luftlagertechnologie zu, die das Unternehmen über mehrere Jahrzehnte für hunderte industrielle Anwendungen entwickelt hat. Ein Luftlager ersetzt, wie der Name andeutet, traditionelle Metalllager durch Druckluft, um einen Spalt zwischen zwei Reibungsflächen zu schaffen.

Mit dieser Technologie überdachte AeroLas den Spinnring, um ein Ring-im-Ring-Design zu schaffen, mit Druckluft, die in den Spalt zwischen den beiden Ringen eingespeist wird, um die Rotation zu erleichtern. Dieses Design macht den traditionellen Läufer überflüssig und erlaubte AeroLas den Wechsel zu einem gekrümmten, abgerundeten Läufer, der Carbonfaserfilamente nicht bricht (siehe Foto und Video).

Muth sagt, das Unternehmen habe die letzten Monate mit Carbonfasern verschiedener Längen gearbeitet, kombiniert mit thermoplastischen Fasern, um die optimale Faserlänge des Spinnprozesses zu bestimmen. Vorläufige Ergebnisse, so Muth, deuten darauf hin, dass die ideale Carbonfaserfilamentlänge etwa 80 Millimeter beträgt. Das Unternehmen erstellte ein Prototyp-Garn, das gehackte Carbonfaser mit Polyamid 6 (PA6) kombinierte, und bot Proben zur Evaluierung durch additive Hersteller an. Vorläufiges Feedback, so Muth, war positiv. Zudem brachte AeroLas sein Material zur JEC World 2019 in Paris (12.–14. März) und erhielt dort ebenfalls starkes Interesse von Materiallieferanten und OEMs.

Muth sagt, der Prozess könne technische Fasern mit jeder thermoplastischen Faser kombinieren, aber der Großteil der bisherigen Arbeit des Unternehmens sei mit Carbonfaser erfolgt. Insbesondere sieht AeroLas seinen Spinnprozess als ideales Ziel für recycelte Carbonfasern. Muth merkt an, dass die meisten recycelten Carbonfasern in ein Vliesformat umgewandelt werden, das zwar nützlich ist, aber die in der Faser verfügbaren mechanischen Eigenschaften nicht nutzt.

„Airbus und Boeing haben viel Ausschuss und brauchen eine Lösung, um ihn in ein nutzbares Produkt zu bringen“, sagt Muth. „Wir ziehen es eigentlich vor, es Upcycling zu nennen, da unser Prozess den Wert der Carbonfaser erhält, indem er sie in dieselbe Richtung orientiert hält.“ Muth merkt auch an, dass das Garn flexibel ist und der kleine Biegeradius es ideal für 3D-Druck macht.

Der nächste Schritt für AeroLas, so Muth, ist die Industrialisierung und Kommerzialisierung der Spinntechnologie. Da Garnspinnen außerhalb des Kerngeschäfts von AeroLas liegt, ist das Ziel, eine neue juristische Person zu gründen, Ingenieure einzustellen und eine produktionsreife Spinnmaschine zu bauen. Das wird jedoch substanzielle Investitionen erfordern, die Muth und sein Team derzeit von interessierten Investoren suchen.

Weitere Informationen unter www.aerolas.de/en/main/textile_technology.htm oder per E-Mail an js@aerolas.de.