Tape - Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie

FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR PRODUKTIONSTECHNOLOGIE IPT
TAPE- UND PREPREG-VERARBEITUNG
TAPE AND PREPREG PROCESSING
Unser Partner
TAPE- UND PREPREG-VERARBEITUNG
Die z u n eh men d e i n d u st r i e l l e N u t zu n g von F a s e rv e rb u n d k u n s ts to ffe n (F V K ) fü h rt z u e i n e r e rh ö ht e n Na chfr ag e n ac h gro ß se r i e n t a u g l i ch e n Ve r a r b e i tu n g s v e rfa h re n . D e r E i n s a tz v o n u n i d i re k ti o n a l e n th e r m opla st isch en Tap es un d d u ro p l a st i sch e n P re p re gs e rm ö g l i c h t e s , d i e H e rs te l l u n g v o n F V K v o l l s tä n d i g z u a ut om a tisieren u n d i n d i e G ro ß se r i e zu ü b e r f ü h re n . D a s F ra u n h o fe r I P T e n tw i c k e l t S y s te m e u n d P ro z e sse f ür die
au to mat isiert e Ta p e - u n d P re p re g - Ve r a r b e i tu n g , m i t d e n e n U n te r n e h m e n i n e i n e i n d i v i d u e l l e , e ff izie nt e
u n d ko st en g ü n st i g e S e r i e n f e r t i g u n g e i n s te i g e n k ö n n e n .
Unsere Besonderheiten
• Neueste Maschinen und Anlagentechnik zur Tape- und
Prepreg-Verarbeitung
• Prozess- und Systementwicklung in einem Haus
• Umfassende Kenntnis der unterschiedlichen Faser- und
Matrixmaterialien, Halbzeuge sowie der dazugehörigen
Fertigungsprozesse
• Kompetenz im Sondermaschinenbau
• In-situ-Konsolidierung mit unterschiedlichen Heizsystemen,
zum Beispiel Infrarot- oder Laserstrahlung
• Umfangreiche Versuchsstände sowie hauseigene Materialographie zur Untersuchung der Laminat- und Bauteileigenschaften
TAPE AND PREPREG PROCESSING
Th e in c reasin g i n d u st r i a l u se o f f i b e r- re i nfo rc e d p l a s ti c s (F R P ) i s fu e l l i n g d e m a n d fo r p ro c e s s i n g t e chnique s
g eared t o h igh - vo l u m e p ro d u ct i o n . T h e us e o f u n i d i re c ti o n a l th e rm o p l a s ti c ta p e s a n d th e rm o s et pre pre gs
h as o p en ed up o p t i o n s f o r f u l l y a u t o m a te d m a n u fa c tu ri n g te c h n i q u e s . T h e F ra u n h o fe r I P T d e v e lops a ut omat ed p rep re g p ro ce ssi n g syst e m s a n d t e c h n i q u e s w h i c h p e rm i t c o m p a n i e s to s ta rt i n to th e i n d i vidua lize d,
efficien t an d e co n o mi ca l ma ss p ro d u ct i o n o f F R P.
Our Strengths
• State-of-the-art tape placement and prepreg processing
• One-stop shop for process and system development
• In-situ-consolidation using a range of heating systems
machinery and systems engineering
• Extensive knowledge of a wide range of fiber and matrix
materials, semi-finished goods and the associated manufacturing processes
• Expertise in building special-purpose machines
including, for example, infrared or laser
• Wide range of test beds as well as in-house materialography
to analyze the laminate and component characteristics
PROZESSENTWICKLUNG FÜR DAS TAPELEGEN
B e i Ta p e- u n d Prepre g - A b l e g e ve r f a h re n we rde n u n i d i re k ti o n a l e , v o ri m p rä g n i e rte H a l b z e u g e i n L ast r i c h t u ng ab g eleg t . D u rch p a r a l l e l e E r wä r mu n g – b e i s p i e l s w e i s e d u rc h L a s e r- o d e r I n fra ro ts tra h l u n g – sow i e Kon so lid ieru n g e n t st e h e n b e l a st u n g so p t i ma l e P re fo rm s , L a m i n a te u n d B a u te i l e .
Vorteile der Tape- und Prepreg-Verarbeitung
Unser Angebot
• Vollständige Automatisierbarkeit
• Prozessentwicklung und -optimierung zur Verarbeitung
• Hohe Prozessgeschwindigkeit von mehr als 1 m/s
thermoplastischer Tapes und duroplastischer Prepregs sowie
• Endkonturnahe Bauteilherstellung mit minimalem Verschnitt
bebinderter Dry-Fiber-Rovings
• Lastoptimaler Laminataufbau – beliebige Faserorientierungen
stufenlos einstellbar
• Lokales Verstärken bestehender Strukturen zu belastungsoptimierten Bauteilen oder Preforms
• Fertigung von Prüfkörpern und anwendungsnahen Demonstratorbauteilen
• Qualifizierung und Vergleich von Bauteil- und Laminatqualitäten
PROCESS DEVELOPMENT FOR TAPE
PLACEMENT
I n t a p e an d p rep reg p l a ce me n t p ro ce sse s, u n i d i re c ti o n a l p re -i m p re g n a te d s e m i -fi n i s h e d p ro d u c ts a re de p o s i t e d in t h e d irec t i o n o f l o a d . H e a t i s a p p l i e d v i a l a s e r o r i n fra re d ra d i a ti o n i n o rd e r to c re a te p re fo rms,
l a m i n a tes an d p art s t a i l o re d t o co p e wi t h t h e l o a d to w h i c h th e y w i l l s u b s e q u e n tl y b e e x p o s e d .
Advantages of Tape and Prepreg Processing
Our Services
• Fully automatable
• Development and optimization of processes for thermo-
• High process speed in excess of 1 m/s
plastic tapes and thermoset prepregs as well as bonded
• Near-net-shape part manufacture with minimal waste
dry-fiber-rovings
• Load-optimized laminate construction – any fiber-orientation
required is continuously adjustable
• Selective reinforcement of existing structures to produce
load optimized parts or preforms
• Manufacture of test parts and application-oriented demonstration parts
• Qualification and comparison of part and laminate qualities
PROZESSENTWICKLUNG FÜR DAS
TAPE-WICKELN
Da s W ic keln th er mo p l a st i sch e r FV K - S t r u k t u re n k o m b i n i e rt d i e g u te n Ma te ri a l e i g e n s c h a fte n w i e S c h la gz ä h i g keit u n d ch emi sch e B e st ä n d i g k e i t m i t d e n Vo rte i l e n d e r I n -s i tu -K o n s o l i d i e ru n g : D a s b e d e u te t, da ss
s i c h d ie Lamin atsc h i ch t e n o h n e n a ch t r ä g l i ch e A u s h ä rte - o d e r A u to k l a v -P ro z e s s e v o l l s tä n d i g m i te i n a nde r
v e r b i n den . Zu sät zlic h k ö n n e n k o mp l e xe La m i n a t a u fb a u te n w i e 0 ° -L a g e n u n d k o n k a v -k o n v e x e , n i c h t-rot a t i o n s s ymmetr isc h e St r u k t u re n h e r g e st e l l t we rd e n .
Vorteile des Wickelns thermoplastischer Tapes
Unser Angebot
• Vollständige Automatisierbarkeit
• Prozessentwicklung und -optimierung zum Wickeln von
• Frei einstellbare Wickelwinkel, auch 0°
• Konkave und konvexe Geometrien möglich
• In-situ-Konsolidierung auch bei Wickelgeschwindigkeiten
über 1 m/s
Hohlprofilen aus thermoplastischen Tapes
• Fertigung von Prüfkörpern und anwendungsnahen
Demonstratorbauteilen
• Qualifizierung und Vergleich von Bauteil- und Laminatqualitäten
PROCESS DEVELOPMENT FOR TAPE WINDING
W i n d i n g th er mo p last i c FR P st r u ct u re s co mb i n e s g o o d m a te ri a l c h a ra c te ri s ti c s s u c h a s i m p a c t s tre n g th a nd
c h e m i cal stab ilit y w i t h t h e a d va n t a g e s o f t h e i n -s i tu c o n s o l i d a ti o n . T h i s m e a n s th a t th e l a m i n a te l a ye r s
b o n d fir mly w ith o u t su b se q u e n t cu r i n g o r a uto c l a v e p ro c e s s e s . C o m p l e x l a m i n a te s tru c tu re s s u c h a s
0 ° - l a y e rs an d c o n cav e - co n ve x, n o n - ro t a t i o n a l l y s y m m e tri c a l s tru c tu re s c a n a l s o b e p ro d u c e d .
Advantages of Winding Thermoplastic Tape
Our Services
• Fully automatable
• Development and optimization of processes for winding
• Fully adjustable winding angle including 0°
• Concave and convex geometries possible
• In-situ consolidation even at winding speeds in excess
of 1 m/s
hollow profiles from thermoplastic tapes
• Manufacture of test parts and application-oriented
demonstrator parts
SYSTEMENTWICKLUNG FÜR DIE TAPE- UND
PREPREG-VERARBEITUNG
F ib er- Placeme n t - A n l a g e n si n d m e i st f ü r G ro ß s tru k tu re n d e r L u ft-u n d R a u m fa h rt a u s g e l e g t u n d e r f orde r n
v iel Platz b ei h o h e n I n ve st i t i o n sk o st e n . D a s F ra u n h o fe r I P T e n tw i c k e l t i n d i v i d u e l l e u n d fl e x i b l e Anla ge nsyst eme. Daz u zä h l e n S i n g l e - Ta p e - Ve r a r b e i tu n g s s y s te m e s o w i e Mu l ti -To w -S y s te m e , m i t d e n e n s ich m e hre re Halb zeu g e g l e i ch ze i t i g b e a r b e i t e n l a ss e n .
Vorteile der Systeme
Unser Angebot
• Flexible Anlagenmodule zur Integration in Handhabungs-
• Auslegung, Konstruktion, Aufbau, Qualifizierung und
systeme, Roboter oder Werkzeugmaschinen
• Steuerungshardware und -software nach Industriestandards
• Einsatz höchsteffizienter Wärmequellen sowie präzise und
schnelle Regelung der Prozesstemperatur
• Geringe Werkzeugkosten
Inbetriebnahme individueller Tapelege- und Wickelsysteme
• Individuelle Lösungen für die Erstlagenfixierung sowie den
Werkzeug- und Formenbau
• Integration unterschiedlicher Wärmequellen
• Programmierung individueller Steuer- und Regelungssysteme
• Implementierung von Hard- und Software-Schnittstellen
SYSTEM DEVELOPMENT FOR TAPE AND
PREPREG PROCESSING
Fib er p lac eme n t f a ci l i t i e s a re g e n e r a l l y d e s i g n e d fo r l a rg e s tru c tu re s fo r th e a e ro s p a c e i n d u s try . T he re f ore
t h ey req u ire a l o t o f sp a ce a n d a re a sso c i a te d w i th h i g h l e v e l s o f c a p i ta l e x p e n d i tu re . T h e F ra unhof e r IP T
d evelo p s cu st o mi ze d , f l e xi b l e m a n u f a ct u ri n g s y s te m s . I n a d d i ti o n to s i n g l e -ta p e -p ro c e s s i n g s y s t e m s, t his
in clu d es mu lt i - t o w syst e ms ca p a b l e o f m a c h i n i n g s e v e ra l s e m i -fi n i s h e d p a rts s i m u l ta n e o u s l y .
Advantages of the Systems
Our Services
• Flexible system modules for integration in preferred or
• Dimensioning, design, set-up, qualification and commission-
already existing handling systems, robots or machine tools
• Control hardware and software according to industry
standards
• Utilization of extremely efficient heat sources as well as
precise and swift process temperature control
• Low tool costs
ing of tailored tape placement and winding systems
• Individualized solutions for securing the first layer as well as
for tool and mold design
• Integration of various heat sources
• Individualized programming of control engineering systems
• Implementation of hardware and software interfaces
Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnologie IPT
Steinbachstraße 17
52074 Aachen
Germany
Telefon/Phone +49 241 8904-0
Fax +49 241 8904-198
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www.ipt.fraunhofer.de/fvk
Ansprechpartner/Contact
Dr.-Ing. Michael Emonts
Telefon/Phone +49 241 8904-150
Fax +49 241 8904-6150
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