2013-2015 KarboWerk
Energieeffizientes konturnahes 3D-Werkzeugtemperierungssystem für die Herstellung von Formteilen aus Faserverbundwerkstoffen
Beschreibung
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Realisierung einer neuartigen, branchenweit einsetzbaren Prozesskette zur automatisierten Herstellung von Formwerkzeugen mit integrierter Heizung. Zentraler Ansatz hierfür ist innovatives 3D-Werkzeugtemperierungssystem auf Basis einer mit elektrisch leitf?higen Kohlenstoff-Nanopartikeln durchsetzten Heizschicht, das als Beschichtung auf die Werkzeugkontur aufgebracht wird.
Mit diesen Formwerkzeugen k?nnen eine hohe Energie- und Ressourceneffizienz sowie deutliche produktionstechnische Vorteile (stark reduzierte Aush?rtungszeiten) bei der Fertigung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen erzielt werden.
Das Verbundprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) in der der F?rderinitiative ?KMU-innovativ: Ressourcen- und Energieeffizienz” unter den F?rderkennzeichen 02PK2345 bis 02PK2350 gef?rdert und vom Projekttr?ger Karlsruhe (PTKA) betreut.
F?rderstelle
BMBF (KMU-Innovativ) (05/2013-05/2015) |
Inhalt
In dem Projekt wurden verschiedene Test-Formwerkzeuge mit Kohlenstoff-Nanaopartikel basierten Heizsystemen hergestellt und getestet. Dabei wurde das eigentliche Heizsystem sowie die automatisierte Beschichtung der Heiz- und Kontaktschichten untersucht. Als finaler Demonstrator wurde ein GFK-Formwerkzeug mit dem Heizsystem besprüht und seitliche Kontaktfl?chen mittels thermischem Spritzen aufgebracht.
Beschichtung des Demonstrators (links). GFK-Formwerkzeug mit Heizschicht (rechts).
Thermographie-Aufnahmen des beheizten Formwerkzeugs.
Die Sensitivit?t des Heizsystems auf Schwankungen in der Schichtdicke wurde untersucht und elektro-thermisch simuliert. Prozessparameter und Hotspots wurden identifiziert.
Temperaturentwicklung auf einer Heizfl?che mit alternierender Heizschichtdicke
Es wurden unterstützende Simulationen durchgeführt um den Schichtauftrag m?glichst gleichm??ig zu gestallten und kritische Stellen zu identifizieren. Abschlie?end wurde das Werkzeug in L?ngsrichtung beschichtet.
Simulations des Beschichtungsprozesses: Automatisierter Schichtauftrag (links), Spritzprozess mit optimierten Parametern wie z. B. Geschwindigkeit und Winkel (rechts).
Zur Motivation des Projektes und Ermittlung der Vorteile des Kalt-Autoklav-Prozess bzw. des beheizten Werkzeugs wurde der Aush?rtungsprozess im Autoklaven an 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育eren Orten simuliert.
Verschiedene W?rmeübergangskoeffizienten in Abh?ngigkeit von der Positionierung.
Temperaturunterschiede in einem Plattenwerkzeug vorne bzw. hinten positioniert (links). Verz?gerung der Aush?rtung einer einfachen CFK-Platte im Standard Autoklavprozess vorne bzw. hinten platziert (rechts).
Aktuelle Arbeiten befassen sich mit der Ermittlung der notwendigen Prozessführung im Kalt-Autoklav-Prozess.