Komplexes Strukturteil für die Automobilindustrie, geformt aus einem einzigen Vorformling

Stephen Moore | 15. November 2022

Cannon Tipos hat mit Coriolis Composites für das schnelle und präzise Hochdruck-Harz-Transferformen (HP-RTM) eines nahezu endkonturnahen trockenen Vorformlings zusammengearbeitet. Das Teil wird mit der patentierten AFP-Technologie (Automated Fiber Placement) von Coriolis hergestellt.

Coriolis Composites ist ein weltweit führender Lieferant von AFP-Robotergeräten und -maschinen, die das Verlegen von kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Fasern mit minimalem Materialverlust in verschiedenen Ausrichtungen selbst für komplexe geometrische Oberflächen ermöglichen. Es hat ein exklusives Verfahren zur Herstellung von Trockenfaser-funktionalisierten Vorformen aus Verbundwerkstoffteilen für eine Reihe von Industriezweigen entwickelt, insbesondere für die Luft- und Raumfahrt sowie die Automobilindustrie.

„Erst im letzten Jahrzehnt sind fortschrittliche, kosteneffiziente Preform-Technologien entstanden, die die Notwendigkeit einer arbeitsintensiven und genauen Ausrichtung mehrerer Preforms in einer HP-RTM-Form ersetzen“, sagte Andrea Castelnovo, Manager für Technologie und Forschung und Entwicklung bei Kanonen-Tipos. „Der innovative, endformnahe Trockenvorformling, der durch das AFP-Verfahren von Coriolis entwickelt wurde, und unsere auf Hochglanz polierte Stahlform sowie Hochdruckdosiermaschinen und Einspritzgeräte halfen dabei, ein komplexes Rohkarosserie-Strukturteil für Local zu realisieren Verstärkung mit einem einzigen Vorformling in einem schnellen und einfachen Prozess mit hoher Produktivität und nachhaltigen Kosten.“

Der AFP 2D-Trockenvorformling besteht aus einer optimierten Faserorientierung von unidirektionalen (UD) nicht gewebten Kohlenstofffaserschichten (280 g/m2 Lage) mit einem Faservolumenanteil (FVF) von 55 %, wodurch im Endteil hervorragende mechanische Eigenschaften erzielt werden Es enthält eine proprietäre Bindungstechnologie, die mit einem schnell aushärtenden Epoxidharzsystem kompatibel ist. Die Funktionalisierung der Vorform verbessert die Formbarkeit, Durchlässigkeit und das Trimmen (mittels 3D-Wasserstrahl), um eine Endformkontur zu erhalten und den Gesamtausschuss um 50 % zu reduzieren.

Der 2D-Vorformling wird in 30 Sekunden in ein Werkzeug gelegt, das dann in einem Ofen erhitzt wird, um ihn in einer Zykluszeit von einer Minute in eine 3D-Form zu bringen, so Castelnovo. „Die tatsächliche Zykluszeit des HP-RTM-Prozesses beträgt drei Minuten, und wir rechnen mit einer Produktionsserie von 250.000 Teilen“, fügt er hinzu.

Cannon Tipos hat die Stahlform so konstruiert, dass sie einem Druck von bis zu 120 bar (1.740 psi) standhält und so Mikroporosität vermeidet. Die Temperatur wird auf 2 °C konstant gehalten, um eine optimale Reaktion des Harzes mit dem Härter zu gewährleisten, den Gegendruck während der Infusionsphase zu minimieren und die Vakuumzeit zu maximieren, um Auswaschungen und Luftblasen zu vermeiden. Darüber hinaus nutzen die hochglanzpolierten Hohlräume die Oberflächenästhetik des endgültigen Formteils, das mit der Preform-Technologie von Coriolis erhältlich ist, voll aus.

Das resultierende BIW-lokale Strukturteil für die Serienproduktion durchläuft derzeit Qualifizierungsversuche. Es hat eine Taktzeit von 20 Sekunden – die Geschwindigkeit, die erforderlich ist, um ein Produkt fertigzustellen, um die Kundennachfrage zu erfüllen – und weist im Vergleich zu herkömmlichen [Metall-]Lösungen eine gleichwertige mechanische Leistung auf und bietet gleichzeitig eine Gewichtsreduzierung von bis zu 80 %.

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