CFKComplete

In Kürze

Im Rahmen des vom Bundesministeriums für Bildung und Forschung geförderten Forschungsprojekts »CFK COMPLETE« entwickelte das Fraunhofer IPA gemeinsam mit Partnern aus der Industrie eine Bearbeitungsmaschine, die fünf Arbeitsschritte für CFK-Bauteile der Großserie in einem vollautomatisierten Prozess modular vereint. Damit sparen Unternehmen bei der Bearbeitung von Faserverbundkunststoffen Zeit und können bis zu 50 Prozent der Betriebskosten reduzieren.

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Im Detail

Die im Konsortium aus Industrie und Forschung entwickelte Maschine vereint fünf frei konfigurierbare Prozessschritte in einem: das Bearbeiten, Messen, Reinigen, Lackieren und Versiegeln von CFK-Bauteilen. Die Einzelprozesse werden von eigenständigen und modular einwechselbaren Aggregaten ausgeführt, die auf den jeweiligen Anwendungsfall anpassbar und frei verkettbar sind.

Im ersten Schritt wird das zu bearbeitende Strukturbauteil am Rand fräsend besäumt. Da dies im trockenen Zustand geschieht, entstehen kleinste Staubpartikel, die in einem speziell ausgelegten Prozess mit Luftrückführung abgesaugt werden. Anschließend wird das Bauteil mit eigens entwickelten Bürsten gereinigt und nachbearbeitet, sodass keine Stäube mehr anhaften und die Bauteilkantenqualität eingehalten wird.

Im nächsten Schritt erfolgt die Qualitätskontrolle. Durch einen Streifenlichtprojektionssensor können typische Schadensfälle wie Ausfräsung und Delamination mittels eigens entwickelter Detektionsalgorithmik geprüft und bewertet werden. Zuletzt wird das CFK-Bauteil mit einer hochpräzisen Lackierdüse an der Schmalseite versiegelt, um den Korrosionsschutz gegenüber metallischen Komponenten und den Eigenschutz der Kante selbst zu gewährleisten.

Für die Versiegelung geeignete Lacke mussten in Hinsicht auf die erzielbare Kantenabdeckung und Schichtdicke, auf ihr Standvermögen auf der Kante, auf ihre Vernetzbarkeit mittels geeigneter UV LED Technik sowie auf ihre Lackhaftung und KTL-Tauglichkeit getestet und bewertet werden

In der Auswahl eines geeigneten Versiegelungsaggregats fiel die Wahl auf ein piezo-gesteuertes Mikrodosiersystem, bei dem die Applikation mittels kontaktloser Dosierung freifliegender Materialtropfen erfolgt. Diese werden auf der Bauteilkante oversprayfrei abgeschieden und zu einer zusammenhängenden Linie verbunden, die die Kantendicke von 1 bis 1,5 mm abdecken kann.

Das Aushärten des Lacks erfolgt im anschließenden Prozessschritt über einen »Lichtfinger« von Fa. IST Metz, der mit einem LED Spot mit an den Lack angepasster Wellenlänge ausgestattet ist und von der Maschine an der Kante entlang geführt wird.

Diese vollautomatischen Prozesse erfolgen in einer staubdichten Bearbeitungsmaschine. Auch um den Arbeitsschutz zu garantieren, wird der Raum permanent auf Faser- und Feinstäube überwacht und erst dann für den Zutritt des Werkers freigegeben, wenn keine Staubpartikel mehr vorhanden sind. Das entwickelte Maschinenkonzept ist somit nicht nur in Unternehmen der CFK-Bearbeitung, sondern auch in der generellen FVK-Verarbeitung einsetzbar.