Einstufige Herstellung textiler Preforms
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Teilprojekt „Einstufige Herstellung textiler Preforms“ (TP 1) wurden Technologien für die hochproduktive Herstellung von lokal angepassten Multiaxialgelegen – sogenannte Tailored NCF – entwickelt und untersucht. Diese Tailored NCF weisen eine lokale Variation des Bindungstyp und des Fadeneinlaufs sowie lokale Verstärkungen bzw. Dickensprünge auf. Damit konnte erstmalig die Drapierbarkeit spezifisch (lokal) an die Bauteilgeometrie angepasst werden und nachfolgende Prozessschritte vereinfacht oder sogar reduziert werden. So kann ein Tailored NCF für z. B. ein Autodach im ebenen Bereich eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen und im Bereich der Kanten eine hohe Drapierbarkeit. Damit ist es möglich, den Preform leicht zu handhaben und trotzdem Falten zu vermeiden. Durch zusätzlich eingebrachte Dickensprünge kann ein Handhaben, Positionieren und Fügen im mehrstufigen Preforming entfallen und dadurch die Takt- und Durchlaufzeit reduziert werden. Der Bindungstyp kann mittels einer elektromechanisch angetriebenen Legebarre frei programmiert werden. Die Bewegung der Legebarre wird von einem Linearmotor präzise, in Abhängigkeit der Hauptwellendrehzahl, ausgeführt. Der Fadeneinlauf wird über einen elektromechanischen Kettbaumantrieb geregelt. Mit diesem wird der Fadeneinlauf der Wirkfäden frei vorgegeben und damit die Spannung der Wirkfäden eingestellt. Zum Verwirken der losen Fadenscharen mit den lokalen Verstärkungen wurde eine adaptive Niederhaltebarre entwickelt. Diese passt sich selbständig der Materialdicke an und fixiert in vertikaler Position sowohl die losen Fadenscharen als auch die lokalen Verstärkungen im Wirkprozess. Außerdem wurde ein Modul zum Ablängen und Stapeln der Tailored NCF entwickelt und realisiert. Die Tailored NCF werden mit einer frei wählbaren Länge abgeschnitten und an einer vorher definierten Position gestapelt. Die Technologien wurden in umfangreichen Experimenten untersucht, erprobt und ihr Einfluss auf die Drapierbarkeit sowie die mechanischen Eigenschaften der Multiaxialgelege analysiert. Es wurde dabei nachgewiesen, dass die Drapierbarkeit lokal eingestellt werden kann und zugleich die mechanischen Eigenschaften nur gering beeinflusst werden. Die maximale angestrebte Zykluszeit von 10 min konnte für den Preform mit Dickensprung und Durchbruch deutlich unterschritten werden (2,25 min), für den Preform mit Versteifungsstruktur und metallischem Krafteinleitungselement wurde die Zeit nur gering (um 0,27 min) überschritten. Die Großserienfähigkeit der Prozesse konnte somit nachgewiesen werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Technologies for series production of near-netshape textile preforms, World Journal of Engineering 7 (2010), H. 1, S. 67-74
Gries, T.; Grundmann, T.; Greb, C.; Kruse, F.; Stüve, J.
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Cost efficient preform production for complex FRP-structures. Bailey, V.P.; Griffiths, B.; Leslie, J.C.; Beckwith, S.W. (Eds.): SAMPE 2011 Conference & Exhibition: State of the Industry; Advanced Materials Applications, and Processing Technology, Long Beach, CA, USA, May 23 - 26, 2011
Greb, C.; Schnabel, A.; Kruse, F.; Linke, M.; Gries, T.
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Economic production technologies for textile reinforcement structures, Ferreira, A.J.M. (Ed.): ICCS16:16th International Conference on Composite Structures, Porto, Portugal, June 28-30, 2011
Schnabel, A.; Greb, C.; Jäger, C.; Linke, M.; Gries, T.
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High-performance fibers for structural warp-knitting and sewing of reinforcement textiles. Bailey, V.P.; Griffiths, B.; Leslie, J.C.; Beckwith, S.W. (Eds.): SAMPE 2011 Conference & Exhibition: State of the Industry; Advanced Materials Applications, and Processing Technology, Long Beach, CA, USA, May 23 - 26, 2011
Schnabel, A.; Greb, C.; Linke, M.; Gries, T.
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Production of non-crimp fabrics for composites, In: Lomov, Stepan V. (Ed.): Noncrimp fabric composites: manufacturing, properties and applications. – Oxford, Cambridge, Philadelphia, New Delhi: Woodhead, 2011, S. 3-41
Schnabel, A.; Gries, T.
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Automating textile preforming technology for mass production of fibre-reinforced polymer (FRP) composites, In: Shishoo, Roshan L. (Ed.): The global textile and clothing industry: technological advances and future challenges. - Oxford, Cambridge, Philadelphia, New Delhi: Woodhead, 2012, S. 171-195
Linke, M.; Greb, C.; Klingele, J.; Schnabel, A.; Gries, T.
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Economic potential of single- and multi-step preforming for large production of composite structures. SPE Automotive Composites Conference and Exhibition (ACCE), 12, September 2012, Troy, MI, USA
Greb, C.; Schnabel, A.; Michaelis, D.; Gries, T.
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Warp-knitting of non-crimp fabrics with local reinforcements. In: Innovative textile for high future demands: book of proceedings / 12th World Textile Conference AUTEX 2012, 13th to 15th June 2012, Zadar. - Zagreb: Faculty of Textile Technology, University of Zagreb, 2012, Vol. II: S. 1583-1588
Schnabel, A.; Greb, C.; Abel, P.; Kurtenbach, S.; Gries, T.
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Mass production technologies for textile reinforcement structures, Plastics, Rubber and Composites: Macromolecular Engineering, 42 (2013) 4, S. 150-157
Linke, M.; Greb, C.; Schnabel, A.; Gries, T.
