Folie 1 - Leipziger Buchmesse
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© IKBFN<br />
Autoklavfreie Aushärtung von<br />
CFK – Strukturen<br />
in innovativer Innendrucktechnik<br />
ROBOTERARM<br />
HARTSCHALENKOFFER
© IKBFN<br />
VERBUNDWERKSTOFFE<br />
Traditionelle Werkstoffe in Luft- und Raumfahrt.<br />
Hochwertige Strukturkomponenten in Prepregtechnologie.<br />
CFK im Maschinenbau<br />
Leichtbau hohe Dynamik<br />
Verfahren aus Luft- und Raumfahrt bauteilspezifisch weiterentwickel<br />
apparative Voraussetzung für formgebende Aushärtung minimiert.<br />
August Krempel & Soehne GmbH<br />
Materiallieferant für beide Projekte<br />
Unterstützung in der Verfahrensentwicklung<br />
Dimensionierung<br />
Serienreifmachung
PREPREGTECHNOLOGIE<br />
© IKBFN<br />
PREPREG: vorimprägnierte Fasermaterialien (preimpregnated fibres)<br />
IMPRÄGNIERPROZESS<br />
Fasermaterialien werden mit einem reaktiven<br />
Harzsystem beschichtet. Das Harzsystem wird<br />
durch Zufuhr von Energie vom A-Zustand mit<br />
niedriger bis mittlerer Viskosität in den B-Zustand<br />
mit mittlerer bis hoher Viskosität überführt.<br />
B-ZUSTAND<br />
Mit definiertem „Tack“ und Schiebefestigkeit können<br />
die Prepregeinzellagen problemlos zugeschnitten<br />
und schichtweise zum Laminataufbau mit vorgegebener<br />
Orientierung angeordnet werden.<br />
TRÄGERMATERIALIEN<br />
U D - Tapes aus orientierten Rovings<br />
Gewebekonstruktionen<br />
Vliese<br />
Gelegekomplexe<br />
HARZSYSTEME<br />
Epoxidharze<br />
Phenolharze<br />
Cyanatesther<br />
ENTWICKLUNGSTREND<br />
Universelles Prepregsystem, mit variabler<br />
Härtungstemperatur für Bauteilfertigung und<br />
Formenbau.<br />
Systeme BX und BC mit Härtungstemperaturen<br />
zwischen 55°C bis 120°C.<br />
Hoher TG bis 185°C<br />
Formgebende Härtung nach allen bekannten<br />
Techniken.<br />
Lagerfähigkeit 3 bis 6 Tage.
© IKBFN<br />
AUSHÄRTEN VON STRUKTURBAUTEILEN<br />
AUS PREPREG<br />
PRESSTECHNIK<br />
VAKUUMTECHNIK<br />
AUTOKLAVTECHNIK<br />
INNENDRUCKTECHNIK<br />
Vakuum Anschluss<br />
Autoklav: Firma SCHOLZ<br />
<strong>Folie</strong> (Membrane)<br />
Luft führende Schicht<br />
Laminat<br />
Prinzip: Formgebende Aushärtung<br />
-Temperatur<br />
-Druck<br />
-Vakuum<br />
Vorrichtung<br />
Prinzip: Autoklavhärtung
© IKBFN<br />
ROBOTERARM<br />
Einer „Pick & Place“ Station<br />
Bestehende Aluminiumkonstruktion ersetzen.<br />
Neugestaltung des Systems in Faserverbundbauweise.<br />
Ziel: Montagefertige CFK – Baugruppe höherer Dynamik.<br />
- Massenreduktion von 25%.<br />
- Höhere Steifigkeit.<br />
- Gestaltung als Hohlprofil.<br />
- Einhaltung eng tolerierter Funktionsmaße.<br />
- Integration metallischer Krafteinleitungen.<br />
- Autoklavfreie Aushärtung.<br />
- Hochwertige Oberfläche.
© IKBFN<br />
Konstruktive Gestaltung<br />
Aufbau der Basis- und Versteifungslaminate<br />
auf Positivmodellen.<br />
Reduzierung des<br />
Biegewinkels<br />
Positionieren der vorgeformten,<br />
unausgehärteten Laminatgelege<br />
in der Negativform<br />
metallischer<br />
Insert<br />
Reduzierung des<br />
Biegewinkels<br />
Einbindungslaminat<br />
Insert<br />
Stabilisierung des<br />
Querschnitts<br />
Konstruktive Gestaltung<br />
- Hohlkörperprofil mit angeformten Gelenkbereichen<br />
- Basislaminat identisch für Ober- und Unterschale<br />
- Partielle vorgeformte Versteifungen<br />
- Integration metallischer Komponenten<br />
Verbindungslaminat
Material und Fertigungstechnik<br />
© IKBFN<br />
Fertigungskonzept<br />
- Einlegen der vorgefertigten<br />
Basislaminate Ober.- und Unterschale.<br />
- Kompaktieren der Basislaminate<br />
in der Negativform.<br />
- Einlegen/Positionieren Insert und<br />
Versteifungslaminate.<br />
- Positionieren Silikonliner<br />
- Schließen der Formen<br />
- Druckbeaufschlagung<br />
- Aushärtung 100°C / 6h 4.5bar<br />
Vorrichtungskonzept<br />
- 2-teilige CFK - Negativform<br />
- Konturierter Silikonliner mit Druckluftanschluss
© IKBFN<br />
CFK – Werkzeuge<br />
Basislaminat<br />
Anforderungen an Serienwerkzeug<br />
- Hohe Oberflächengüte.<br />
- Hohe Konturgenauigkeit unter<br />
Prozessbedingungen.<br />
- Lebensdauer über 500 Zyklen.<br />
- Geringe thermische Masse.<br />
Gefrästes Aluminiummodell<br />
CFK – vorgefertigte Versteifung<br />
- Wärmeausdehnungskoefizient gleich oder<br />
ähnlich dem des zu fertigenden Bauteils.<br />
Hohe Formgenauigkeit durch<br />
Aushärtung bei 55°C.<br />
Äußeres Basislaminat<br />
Hohe Wärmeformbeständigkeit durch<br />
nachfolgende Temperung.
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KOFFER<br />
Hartschalenkoffer<br />
Leichtes Reisegepäck<br />
in hochwertigem Design und Ausführung.<br />
Reisegepäck<br />
mit hohen Tragekomfort.<br />
Angesiedelt unterhalb der Luxusklasse.
© IKBFN<br />
KOFFER<br />
Hartschalenkoffer<br />
Aufbau auf Positivmodell<br />
Sandwichkonstruktion<br />
- GFK / CFK Sandwich<br />
- Integrierte Polycarbonat Eckbeschläge<br />
- Integrierte Schutzfolie<br />
Positivmodell<br />
Aufbringen der Verstärkungslagen im<br />
Beschlag- und Randbereich.<br />
Schematischer Aufbau der Sandwichstruktur<br />
mit integrierten Beschlägen und Schutzfolie.
© IKBFN<br />
Laminataufbau, Integration Spritzgussteil<br />
Pos. Bezeichnung Material Lieferant<br />
1 Verstärkungslage Prepreg KGBX 4007 AUGUST KREMPEL<br />
2 Verstärkungslage Prepreg KGBX 4007 AUGUST KREMPEL<br />
3 Innere Decklage Prepreg GGBX 2808 AUGUST KREMPEL<br />
4 Schaumkern PVC - Schaum AIREX<br />
5 Äußere Decklage Prepreg KGBX 4007 AUGUST KREMPEL<br />
6 Schutzfolie SURLYN DUPONT<br />
7 Beschlag Polycarbonat Spritzgussteil
© IKBFN<br />
KOFFER<br />
Oberteil<br />
Einlegen der unausgehärteten<br />
Oberschale in die CFK – Vorrichtung.<br />
Schematischer Aufbau des Innendruckwerkzeuges
© IKBFN<br />
HARTSCHALENKOFFER<br />
Oberschalenwerkzeug<br />
Spannrahmen mit Oberschalenwerkzeug<br />
CFK - Oberteil<br />
Silikondrucksack<br />
doppelwandig<br />
CFK - Oberteil<br />
Spannrahmen bestückt mit<br />
Ober- und Unterschale.
© IKBFN<br />
Zusammenfassung<br />
Apparativer Aufwand<br />
Werkzeugkonzept<br />
August Krempel Soehne GmbH+Co. KG<br />
Papierfabrikstraße 4 – D-71665 Vaihingen/Enz<br />
Tel. 07042 915-0 Fax. 07042 15985<br />
e-mail: info@krempel-group.com<br />
Autor: Gerhard Musch<br />
CAD / Darstellungen / Layout<br />
IKBFN - Hans-Ulrich Peter<br />
e-mail: ikbfn@aol.com
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