Herzstück der Radius-Pultrusionsanlage ist das bewegliche Werkzeug, das sich Stück für Stück über das zu fertigende Profil bewegt.
Fraunhofer IWU
Endlosfaserverstärkte Kunststoffprofile halten dank ihres Aufbaus aus Verstärkungsfasern, die in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind, sehr großen Belastungen stand. Gleichzeitig besitzen sie ein sehr geringes Gewicht und weisen somit enormes Leichtbaupotenzial auf. Diese Profile eignen sich deshalb bestens für Strukturbauteile. "Für komplexere und designrelevante Anwendungen braucht es allerdings neben geraden auch gekrümmte Profile", erklärt David Löpitz, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IWU. Und dies gelang soeben dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz mithilfe der sogenannten Radius-Pultrusion.
Bei dem vom Unternehmen Thomas Technik + Innovation entwickelten Verfahren werden zum Beispiel Fasern aus Glas, Kohlenstoff oder anderen Materialien gleichzeitig von mehreren großen Garnrollen abgespult und anschließend mit Harz imprägniert. Im Anschluss bringt sie ein beheiztes Werkzeug in die gewünschte Form und lässt sie zu einem fertigen Profil aushärten. Im Gegensatz zum herkömmlichen Pultrusionsverfahren für gerade Profile, das bereits vor über 55 Jahren entwickelt wurde, bewegt sich hierbei ein gekrümmtes Werkzeug schrittweise über das entstehende Bauteil. "Das ist genau andersherum als beim Standardverfahren, bei dem das Werkzeug stillsteht und das Werkstück sich bewegt", erklärt Fraunhofer Wissenschaftler.
Enorm crashstabile und gleichzeitig leichte Karosseriesegmente
Diese Verfahrensabwandlung ist der Schlüssel zu den gekrümmten Profilen. Auf diese Weise lassen sich aktuell Bauteile mit einem Radius ab 1,5 Meter fertigen. Löpitz und seine Kollegen vom Fraunhofer IWU wollen das Verfahren nun gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung weiter revolutionieren: "Unsere Vision: Das Pultrusionsverfahren soll beispielsweise im Automobilbau in Serie gehen."
Dafür allerdings müssen die Wissenschaftler eine Möglichkeit finden, Profile herzustellen, bei denen sich gekrümmte und gerade Partien beliebig abwechseln. So lassen sich Strukturbauteile fertigen, die die gesamte Kontur eines Autos abbilden – vom Bug über die A- und C-Säule bis zum Heck. Das Ergebnis wären enorm crashstabile und gleichzeitig leichte Karosseriesegmente, die sich zudem sehr wirtschaftlich fertigen lassen.