Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV
Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV

Fiber Placement und Composite Molding

Automatisierte Fertigungstechnologien für komplexe Compositestrukturen

Im Bereich Fiber Placement und Composite Molding besitzt das Fraunhofer IGCV fundierte Erfahrungen aus über 10 Jahren Forschungsarbeit – gestartet mit der Projektgruppe »Funktionsintegrierter Leichtbau« am Fraunhofer ICT und später überführt in den Bereich Compositetechnik am Fraunhofer IGCV.

Compositetechnik am Fraunhofer IGCV

Innerhalb verschiedenster Projekte haben wir bereits mit zahlreichen Partnern aus Forschung und Industrie zusammengearbeitet und somit ein großes Netzwerk zum Wissenstransfer generiert. Speziell ist hierbei die Region Augsburg mit Premium Aerotec, Airbus Helicopters, MT Aerospace und dem DLR zu nennen. Darüber hinaus wurde in einer Kooperation mit SGL Carbon das Fiber Placement Center aufgebaut.

Zum Fiber Placement Center

Hierdurch bieten wir neben unseren Erfahrungen einen vielfältigen Maschinenpark für Fiber Placement Technologien und deren Folgeprozessketten.

Unser Leistungsspektrum im Bereich Fiber Placement

Datenschutz und Datenverarbeitung

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»Ready to Fly - Fiber-Placement am Fraunhofer IGCV« Webinar des Composites United e.V. mit Kevin Scheiterlein

Unsere Lösungen im Bereich Fiber Placement

Durch langjährige Erfahrung und einen erfolgreichen Einsatz verschiedener Technologien im Bereich des Automated Fiber Placements (z. B. Coriolis C1, Csolo oder die weltweit neusten Coriolis C1.2 Maschinen sowie Cevotec Samba Patch Placement) hat sich am Fraunhofer IGCV eine umfassende Expertise in der Entwicklung vielfältiger Produkte und Lösungen für unterschiedliche Märkte, darunter Luft- und Raumfahrt sowie das Gesundheitswesen, entwickelt.

Beispielhafte in unseren Entwicklugnsprojekten erarbeiteten Lösungen im Bereich Fiber Placement sind unter anderem:  

 

 

CFK-Strukturen für urbane Lufttaxis und Helikopter

  • Hubschrauber-Seitenschale, stromlinienförmige Triebwerksgondeln
  • Monolithische Strukturen aus Duroplast oder Thermoplast
  • Sandwich-Integration innerhalb des Prozesses
  • Simulation und lastpfadoptimiertes Design

Primärstrukturen für die Luft- und Raumfahrt

  • Türumfassungsstrukturen (Rahmen, Stringer) für die Luftfahrt
  • Monolithische oder Sandwich-Satelliten-Strukturen
  • Thermoplastische Teile für hohe Fertigungsgeschwindigkeiten
  • Design for Manufacturing, robuste Prozesse, hohe Qualität

Tanks und komplexe Rohrkonstruktionen

  • Druckbehälter, Rohre, kryogene Wasserstoffspeicherung
  • Verschiedene Materialmöglichkeiten, von Dünnschicht bis Thermoplast
  • Kombination von Wicklung und AFP-Design
  • Längs- und Querverstärkung möglich

Hochkomplexe Leichtbauanwendungen

  • Exoskelett-Hauptstruktur, Fahrrad (Rahmen, Sattel, Felge) usw.
  • Übertragung der Luft- und Raumfahrttechnologie auf andere Märkte
  • Monolithische und Sandwich-Design-Ansätze
  • Kostengünstige Werkzeuge für schlankes Prototyping und Fertigung

Einblick in unsere Fiber Placement Technologien

CFK-Fertigungsprozesse am Fraunhofer IGCV: vom Automated Fiber Placement bis hin zur Pultrusion

Ausstattung im Bereich Fiber Placement und Tape Laying

Alle ausklappen Alle einklappen

Coriolis C1.2 – Automated Fiber Placement

Technologie

  • Bauteilgeometrie: 2D-3D
  • Maschinentyp: roboterbasiert
  • Material: Thermoset, Thermoplast, Trockenfaser
  • Fortschrittliche Schnitt- und Zufügegeschwindigkeit bei hohen Geschwindigkeiten
  • Hohe Kapazität Creel House für schwere Spulen (15 kg / 33 lbs)
  • Ergonomischer Kopf

Vorteile:

  • Produktivitätssteigerung durch höhere Prozessgeschwindigkeit und optimierte Technologien
  • Herstellung geometrisch komplexer Bauteile mit engem Radius
  • Kombination aus neuer Schnitttechnologie und optimiertem Creel führt zur Verbesserung der Bauteilqualität
Coriolis C1.2 Anlage des Fraunhofer IGCV
© Fraunhofer IGCV
Coriolis C1.2 Anlage des Fraunhofer IGCV
© BMBF
Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung
Gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie
© StMWi
Gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie
Kofinanziert von der Europäischen Union
© EU
Kofinanziert von der Europäischen Union

Coriolis Composites C-Solo – Fiber Placement

Technologie

  • Bauteilgeometrie: 2-3D
  • Maschinentyp: roboterbasiert
  • Material: Thermoset, Thermoplast, Trocken
  • Aktivierung zur Materialanhaftung: Infrarotlampe Diodenlaser
  • Kopfkonfiguration: Single Tow
  • Materialbreite: ¼“-1,5“
  • Max. Bauteilgröße: 3m

Vorteile:

  • Multi-Material Verarbeitung (Prepreg-Tapes, TowPregs, Trockenfasern
  • Hohe Flexibilität hinsichtlich Bauteilgeometrie und Legepfadoptimierung
  • Single-Fiber Placement Kopf mit variabler Materialbreite
  • Minimaler Materialaufwand für erste Legeversuche
Coriolis Composites C-Solo Anlage des Fraunhofer IGCV
© Fraunhofer IGCV
Coriolis Composites C-Solo Anlage des Fraunhofer IGCV

Cevotec SAMBA – Prepreg Patch Placement

Technologie

  • Bauteilgeometrie: 2D – 3D
  • Maschinentyp: roboterbasiert
  • 10 kooperierende Roboterachsen für maximale Flexibilität
  • Form anpassbare Greifer für hohe Komplexität
  • Material: Thermoset, Trocken
  • Materialbreite: ½“ - 2“
  • Max. Bauteilgröße: Länge 1,2m, Durchmesser 1m

Vorteile:

  • Verschiedene Materialkombinationen (CF-, GF-Patches, Metallfasern, Klebefilme)
  • Schnelle und effiziente Bauteilentwicklung inkl. FEM Softwareschnittstelle
  • Industrie 4.0 fähiges System mit integrierter Qualitätssicherung
Cevotec SAMBA FPP-Anlage des Fraunhofer IGCV
© Fraunhofer IGCV
Cevotec SAMBA FPP-Anlage des Fraunhofer IGCV

Tape-Slitter Müller GmbH & Co. KG

Technologie

  • Vorkonfektionierung von Thermoplast Tape Materialien
  • Schneidbreite: 6,35 ≤ 600mm
  • 4 Module für axiales Aufspulen
  • Max. Geschwindigkeit 25m/min
  • Spulendurchmesser innen 3“ oder 6“
  • Max. initiale Tapebreite 600mm
  • Schnittkantenüberwachung

Vorteile:

  • Materialverschweißung auf Versuchsstadium
Tape-Slitter Anlage am Fraunhofer IGCV
© Fraunhofer IGCV/ Thomas Fischer
Tape-Slitter Anlage am Fraunhofer IGCV

Langzauner LZT-OK-130-L – Heating press

Technologie

  • Pressfläche: 860 x 600 mm
  • Max. Kraft: 1370N
  • Stahlheizplatten: Tmax 360°C
  • Heiz-/Abkühlrate: bis zu 10°C/min
  • Temperaturregelung mittels 12 Thermoelementen
  • Konsolidierung von Thermoplastmaterialien
  • 3D-Thermoformen

Vorteile:

  • Öl Heiz- und Abkühlsystem
  • Verschiedene 2D und 3D Werkzeuge zur Verfügung
Langzauner Heizpresse des Fraunhofer IGCV
© Fraunhofer IGCV
Langzauner Heizpresse des Fraunhofer IGCV

Continuous Fiber Tailoring – CFT (Fraunhofer IGCV)

Technologie

  • Effiziente Produktion von hoch drapierfähigen 2D Laminaten
  • Machinentyp: interner Prototype für Konzeptvalidierung und Skalierung
  • Material: verschiedene (50K Roving, Thermoplast Binder)
  • Materialfixierung:  Infrarotaktivierung des Binders
  • Variable Rovinganzahl: 1-30
  • Max. Lagenbreite: 600mm

Vorteile:

  • Hochproduktiver Prozess zur Herstellung von endkonturnahen Laminaten
  • Kontinuierlicher Prozess von kosteneffizienten Rohmaterialien
  • Großer Einsatzbereich, Klein- bis Großserie durch modulare Bauweise
  • Hohe Flexibilität
  • Reduzierte Bauteilkosten
Continuous Fiber Tailoring am Fraunhofer IGCV
© Fraunhofer IGCV/ Bernd Müller
Continuous Fiber Tailoring am Fraunhofer IGCV

Coriolis Composites C1 – Fiber Placement

Technologie

  • Bauteilgeometrie: 2D-3D
  • Maschinentyp: roboterbasiert
  • Material: Thermoset, Thermoplast, Trocken
  • Aktivierung zur Materialanhaftung: Infrarotlampe Diodenlaser
  • Kopfkonfiguration: 8 Tows
  • Materialbreite: ¼“
  • Max. Bauteilgröße: 7m

Vorteile:

  • Multi-Material Verarbeitung (Prepreg-Tapes, TowPregs, Trockenfasern
  • Endkonturnahe Fertigung, Verschnittreduktion
  • Hohe Flexibilität hinsichtlich Bauteilgeometrie und Legepfadoptimierung
Coriolis C1 Anlage des Fraunhofer IGCV
© Fraunhofer IGCV / Thomas L. Fischer
Coriolis C1 Anlage des Fraunhofer IGCV

RoboMAG Compositence – Fiber Placement

Technologie

  • Bauteilgeometrie: 2D - 2,5D
  • Maschinentyp: roboterbasiert
  • Material: Thermoplast
  • Materialfixierung: Kantenfixierung, thermoplastischer Klebstoff
  • Kopfkonfiguration: 16 Tows
  • Materialbreite: 12mm
  • Max. Bauteilgröße: 2x2 m²

Vorteile:

  • Hohe Produktivität für mittlere Serienproduktion
  • Anpassbar auf verschiedenste Anwendungen: Herstellung von maßgeschneiderten 2-2,5D Bauteilen
Compositence RoboMAG AFP-Anlage des Fraunhofer IGCV
© Fraunhofer IGCV
Compositence RoboMAG AFP-Anlage des Fraunhofer IGCV

Relay 2000 FiberForge – Tape Laying

Technologie

  • Bauteilgeometrie: 2D
  • Maschinentyp: zwei Achsen rotierender Tisch
  • Material: Thermoplast Tapes
  • Materialfixierung: Ultraschall Punkt schweißen
  • Tapeanzahl: 2
  • Materialbreite: 50-150mm
  • Max. Bauteilgröße: 2x2 m²

Vorteile:

  • Hohe Produktivität für maßgeschneiderte 2D Laminate
  • Mittlere bis hohe Serienproduktion
  • Verschiedene Materialkombinationen
  • Einfache Maschinenprogrammierung
Fiber Forge Relay 2000 ATL-Anlage des Fraunhofer IGCV
© Fraunhofer IGCV
Fiber Forge Relay 2000 ATL-Anlage des Fraunhofer IGCV

Projekte

 

© Fraunhofer IGCV

HybCar

Im Projekt HybCar werden Technologien zur effizienten Herstellung von hybriden CFK/Metall-Strukturbauteilen im Automobilbereich entwickelt.

HybCar
 

© Fraunhofer IGCV

From TRL2 to Take-off

Entwicklung einer CFK-Fertigungsprozesskette (u.a. mit Premium AEROTEC GmbH), die eine erhebliche Gewichts- und Kostenreduktion im Vergleich zur heutigen Titanbauweise ermöglicht.

Faltflyer
 

© Fraunhofer IGCV

HErzSchLag

Das Projekt HErzSchLag (Hochautomatisierte Preform-Erzeugung durch Schichtweisen Lagenaufbau) verknüpft verschiedene Prozesse zur kostengünstigen Herstellung von CFK-Bauteilen.

HErzSchLag
 

© Fraunhofer IGCV

BMWi LuFo V3: OSFIT

One-Shot-Fully-Integrated-Thermoplastic-Frame: Effiziente Gesamtprozesskette zur Herstellung von integralen, thermoplastischen Composite Flugzeugspanten.

OSFIT
 

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COBAIN

Leichtbau auf Knopfdruck: Automatisierte Entwicklung und Bewertung von Composite-Fertigungsprozessen.

COBAIN
 

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IMPULS

Innovative, mittelfristig implementierbare und kostensparende Lösungen für CFK-Rumpfstrukturbauteile.

IMPULS
 

© Fraunhofer IGCV / Bernd Müller

ProAir

Entwicklung von Szenarien zur kostengünstigen Herstellung von Teilstrukturen eines Hubschraubers.

ProAir

Compositetechnik

Ihr Partner für nachhaltigen Leichtbau durch ganzheitliche Kompetenz und intelligente Prozesse.

Profil

Projekte

Ausgewählte Referenzprojekte im Bereich Compositetechnik.

Projekte

Kontakt

Ihre Kontakte für Compositetechnik am Fraunhofer IGCV.

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