Kostenschätzung für wirtschaftliche Composite Produktion

Faserverstärkte Kunststoffe oder Composite Materialien, besitzen aufgrund ihrer Werkstoffkombination aus hochfesten Fasern in einer widerstandsfähigen Kunststoffmatrix außergewöhnliche mechanische Eigenschaften. Diese werden besonders in der Luft- und Raumfahrt sowie im Rennsport geschätzt. Aber auch die Automotive-, Transport-, Wind- und Sportindustrie können vom Leistungspotenzial dieses High-Tech Werkstoffs profitieren.

Dazu ist es jedoch wichtig die vergleichsweise hohen Werkstoff- und Herstellungskosten zu verstehen und kontrollieren zu können. Die Kostenmodellierung bzw. Kostenschätzung ist hierzu ein essentielles Werkzeug, für das grundsätzlich drei elementare Methoden - Ähnlichkeitsbasierte, Parametrische und ­Bottom-up Schätzungen - zur Verfügung stehen. Basierend auf einer Analyse dieser Verfahren und bekannter Modelle wurde für das Christian Doppler Labor (CDL) ein Bottom-up/Parametrischer Hybridansatz entwickelt.

Ermöglicht wird diese Forschung durch das Österreichische Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft, die Christian ­Doppler Forschungsgesellschaft sowie die FACC Operations GmbH.

Partner: FACC Operations GmbH

Weitere Informationen im Zweijahresbericht 2015 - 2016 (S. 44)

Im Flugzeugbau haben faser-verstärkte polymere Verbundwerkstoffe durch ihr besseres Masse-/Steifigkeits-Verhältnis im Vergleich zu Metallen ein enormes Potenzial zur Treibstoffeinsparung sowie zur Steigerung von Reichweiten und Nutzlast. Aktuell ist die Flugzeugindustrie aber noch stark von manuellen Tätigkeiten geprägt; hier setzt Evolution#4 an: Auf Basis des Resin Transfer Moulding Verfahrens mit integrierter Qualitätskontrolle sowie Konzepten des digitalen Zwillings soll der Aerospace-Bereich fit für die 4. industrielle Revolution gemacht werden. 

Laufzeit: 2018 bis 2020

Förderung: FFG, TAKE OFF, Ausschreibung 2016

Projektpartner:Alpex Technologies GmbH,  Aerospace & Advanced Composites GmbH, BRIMATECH Services GmbH, Fill Gesellschaft m.b.H.

Weitere Informationen im Zweijahresbericht 2017 - 2018 (S. 35)

Die Herstellung von Verbundwerkstoffen mittels Flüssigimprägnierverfahren (Liquid Composite Moulding LCM) hat in den letzten Jahren kräftigen Aufschwung erfahren. Grund hierfür ist die Möglichkeit den Prozess zu einem großen Teil zu automatisieren, wodurch die Fertigung von Großserien möglich wird. Aufgrund des großen Interesses der Wirtschaft laufen am Lehrstuhl für Verarbeitung von Verbundwerkstoffen eine Reihe von Projekten, die sich mit unterschiedlichen Fragestellungen des LCM Prozesses auseinandersetzen.

Gefördert durch das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie im Rahmen des Programms “Produktion der Zukunft”.

Partner: Alpex Technology GmbH, Austrian Institut of Technology GmbH, Benteler-SGL Composites Technology GmbH, bto-epoxy GmbH, FACC AG

Weitere Informationen im Zweijahresbericht 2015 - 2016 (S. 36)

Im Projekt „HybridRTM“ wird an einem Einschritt-Harzinjektionsverfahren gearbeitet, bei dem die trockene Verstärkungsstruktur zusammen mit einer metallischen Komponente im Werkzeug platziert wird. Infiltration und Verbindungsaufbau erfolgen dann in einem Schritt. Dafür ist die Definition eines Harzinjektionspunktes und der Entlüftungsöffnungen notwendig. Außerdem sind das prozessbedingte Aushärteverhalten und die resultierenden Eigenspannungen von Interesse. Angestrebt wird die Definition optimierter Prozessbedingungen, mit denen die beste Anhaftung zwischen Verbundwerkstoff- und Metallkomponente, ein minimierter Verzug des Bauteils und möglichst kurze Prozesszeiten erreicht werden.

Gefördert durch die FFG mit Mitteln aus der Forschungs- und Technologieförderung im Rahmen des Programms Produktion der Zukunft, Projektnummer 848666, sowie durch das brasilianische Bildungsministerium und CAPES.

Laufzeit: 2015 bis 2018

Partner: Benteler SGL Composite Technology GmbH, Austria, alpex technologies GmbH, LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen GmbH, bto-epoxy GmbH

Weitere Informationen im Zweijahresbericht 2015 - 2016 (S. 32 und S. 41)

Das Projekt „MoVeTech“ beschäftigt sich mit der Modellierung und Simulation von Verbundwerkstoffen im Luftfahrtbereich und setzt massiv auf Sensorunterstützung. Im Projekt wird der ­Advanced ­Resin Transfer Molding Prozess (auch als Spaltimprägnierung bezeichnet) betrachtet. Die geschlossene Kavität weist hierbei zunächst einen Spalt zwischen Oberwerkzeug und Preform auf, in den das Harz eingespritzt und in der Ebene verteilt wird. Der anschließend durch die Presse vertikal ausgeübte Druck verteilt das Harz in der Preform. Dabei werden verschiedene Arten von Sensoren (wie Temperatur, Druck, DC und DEA) verwendet, um wichtige Aspekte des Prozesses wie die Ankunft der Fließfront, den Aushärtungsgrad oder das Vernetzungsverhalten zu erfassen. 

Gefördert wird das Projekt durch die FFG mit Mitteln aus der Forschungs- und Technologieförderung im Rahmen des Programms TAKE OFF, Projektnummer 850466.

Laufzeit: 2015 bis 2018

Partner: Langzauner GmbH, FACC Operations GmbH, ALPEX Technologies GmbH, MUL-LA

Weitere Informationen im Zweijahresbericht 2015 - 2016 (S. 24)

Das Projekt „RSBC“ fokussiert die Entwicklung und Verarbeitung eines auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden, duromeren Matrixsystems für naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK).

Ziele sind die Optimierung der Materialeigenschaften, die Erhöhung des biobasierten Kohlenstoffanteils im Duromersystem sowie die Reduktion ökologisch und toxikologisch bedenklicher Inhalts- und Hilfsstoffe. Charakterisierung und Abstimmung beider Komponenten im biobasierten NFK-Verbund tragen zur Verbesserung und gezielten Einstellung der Werkstoffeigenschaften für Leicht- und Strukturbauanwendungen bei. Der Einsatz von Prozessüberwachungsmethoden vervollständigt den ganzheitlichen Ansatz für die zukünftig erfolgreiche Integration biobasierter Verbundwerkstoffe in industrielle Produktionsprozesse.

Im Rahmen einer Ökoeffizienzanalyse finden darüber hinaus die Bewertung von Material und Fertigungsverfahren unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten und die Analyse des Einsatzpotentials der entwickelten biobasierten Faserverbundwerkstoffe statt.

Das Projekt wird gefördert durch die FFG mit Mitteln aus der Forschungs- und Technologieförderung im Rahmen der FTI-Initiative: Produktion der Zukunft, Projektnummer 858688. 

Laufzeit: 2017 bis 2020 

Partner: Kompetenzzentrum Holz GmbH, Jaksche Kunststofftechnik GmbH, bto-epoxy GmbH, R&D Consulting GmbH & Co KG, Kästle Technology GmbH 

Die Entwicklung von effizienten Verarbeitungsprozessen ist ein entscheidendes Kriterium für den steigenden industriellen Einsatz von Faserverbundwerkstoffen. Das Schlauchblas-RTM-Verfahren stellt hierbei eine geeignete Fertigungstechnologie zur Herstellung komplexer Hohlkörperprofile wie z. B. lasttragende Rahmenstrukturen und integrale Fluidleitungselemente dar. 

Im Rahmen des abgeschlossenen Forschungsvorhabens „Smart Composite Tube“ wurden elementare Fragestellungen zur Umsetzung einer flexiblen Serienfertigung von gekrümmten Faserverbundrohren durch Einsatz von geflochtenen Faserhalbzeugen und duromeren Tränkharzen untersucht.

Gefördert durch die FFG mit Mitteln aus der Forschungs- und Technologieförderung im Rahmen des Programms Intelligente Produktion, Projektnummer 838826.

Laufzeit: 2013 bis 2016

Partner: Thöni Industriebetriebe GmbH, superTEX composites GmbH, Research Center for Non Destructive Testing GmbH

Weitere Informationen im Zweijahresbericht 2015 - 2016 (S. 51)

Die Anwendungsgebiete endlosfaserverstärkter Kunststoffverbunde sind heute vielfältiger denn je. Typischerweise ­werden Verstärkungsmaterialien wie Carbon- oder Glasfasern in Form von technischen Textilien verarbeitet. Für Hochleistungsbauteile werden definiert gerichtete Verstärkungsstrukturen benötigt. Diese lassen sich über unidirektional verstärkte Bändchen mittels Legetechnik herstellen.

Im Projekt „STELLAR“ (Selective Tape-Laying for Cost-Effective ­Manufacturing of Optimised Multi-Material Components) wurde eine Legetechnik zum Aufbau thermoplastischer Strukturen entwickelt.

Gefördert durch das 7. Rahmenprogramm der Europäischen Union [FP7-2013-NMP-ICT-FOF(RTD)], Projektnummer 609121.

Laufzeit: 2013 bis 2016

Weitere Informationen im Zweijahresbericht 2015 - 2016 (S. 45)