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Erschienen in: Production Engineering 3-4/2018

30.01.2018 | Production Process

Resource efficiency and environmental impact of fiber reinforced plastic processing technologies

verfasst von: Andrea Hohmann, Stefan Albrecht, Jan Paul Lindner, Bernhard Voringer, Daniel Wehner, Klaus Drechsler, Philip Leistner

Erschienen in: Production Engineering | Ausgabe 3-4/2018

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Abstract

The process energy demand and the environmental indicators of two carbon fiber reinforced plastic process chains have been investigated. More precisely, the impact of different production set-ups for a standard textile preforming process using bindered non-crimp fabric (NCF) and a material efficient 2D dry-fiber-placement (DFP) process are analyzed. Both 2D preforms are activated by an infrared heating system and formed in a press. The resin-transfer-molding (RTM) technology is selected for subsequent processing. Within a defined process window, the main parameters influencing the process energy demand are identified. Varying all parameters, a reduction of 77% or an increase of 700% of the electric energy consumption compared to a reference production set-up is possible, mainly depending on part size, thickness, and curing time. For a reference production set-up, carbon fiber production dominates the environmental indicators in the product manufacturing phase with a share of around 72–80% of the total global warming potential (GWP). Thus, the reduction of production waste, energy efficient carbon fiber production, and the use of renewable energy resources are the key environmental improvement levers. For the production of small and thin parts in combination with long curing cycles, the influence of the processing technologies is more pronounced. Whereas for a reference production set-up, only 10% (NCF–RTM) and 15% (DFP–RTM) of the total GWP are caused by the processing technologies, a production set-up leading to a high process energy demand results in a share of 40% (NCF–RTM) and 49% (DFP–RTM), respectively.

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2.
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9.
Zurück zum Zitat Wehner D, Hohmann A, Schwab B, Albrecht S, Ilg R, Sedlbauer KP, Leistner P, Drechsler K (2016) Effect of different technological and energy supply related measures on the primary energy demand of CFRP production. ECCM17 conference proceedings Wehner D, Hohmann A, Schwab B, Albrecht S, Ilg R, Sedlbauer KP, Leistner P, Drechsler K (2016) Effect of different technological and energy supply related measures on the primary energy demand of CFRP production. ECCM17 conference proceedings
10.
Zurück zum Zitat Flemming M, Ziegmann G, Roth S (2013) Faserverbundbauweisen: halbzeuge und bauweisen. Springer, Berlin Flemming M, Ziegmann G, Roth S (2013) Faserverbundbauweisen: halbzeuge und bauweisen. Springer, Berlin
11.
Zurück zum Zitat Schlimbach J (2015) Prozesskette zur ressourceneffizienten composite-herstellung für die e-mobilität—PRESCHE. VDI fortschritt-berichte reihe 5 Nr. 757. VDI Verlag, Düsseldorf Schlimbach J (2015) Prozesskette zur ressourceneffizienten composite-herstellung für die e-mobilität—PRESCHE. VDI fortschritt-berichte reihe 5 Nr. 757. VDI Verlag, Düsseldorf
12.
13.
Zurück zum Zitat Schmitt S (2014) High performance composites manufacturing using advanced automated fiber placement (AFP), presentation on the symposium “A comprehensive approach to Carbon Composites Technology”. Symposium on the occasion of the 5 th anniversary of the Institute for Carbon Composites TU Munich Schmitt S (2014) High performance composites manufacturing using advanced automated fiber placement (AFP), presentation on the symposium “A comprehensive approach to Carbon Composites Technology”. Symposium on the occasion of the 5 th anniversary of the Institute for Carbon Composites TU Munich
14.
Zurück zum Zitat Drechsler K, Chatzigeorgiou L, Niefnecker D, Hoffmann J, Schießler C, Schmitt S, Wirtz T (2014) Fiber Placement Technologien für komplexe Luftfahrtstrukturen—Von der anwendungsorientierten Forschung bis zum Technologietransfer im industriellen Umfeld. Presentation on the Deutscher Luftfahrt- und Raumfahrtkongress, Augsburg Drechsler K, Chatzigeorgiou L, Niefnecker D, Hoffmann J, Schießler C, Schmitt S, Wirtz T (2014) Fiber Placement Technologien für komplexe Luftfahrtstrukturen—Von der anwendungsorientierten Forschung bis zum Technologietransfer im industriellen Umfeld. Presentation on the Deutscher Luftfahrt- und Raumfahrtkongress, Augsburg
15.
Zurück zum Zitat Hohmann A, Schwab B, Wehner D, Albrecht S, Ilg R, Schüppel D, von Reden T (2015) MAI Enviro—Vorstudie zur Lebenszyklusanalyse mit ökobilanzieller Bewertung relevanter Fertigungsprozessketten. Fraunhofer Verlag, Stuttgart Hohmann A, Schwab B, Wehner D, Albrecht S, Ilg R, Schüppel D, von Reden T (2015) MAI Enviro—Vorstudie zur Lebenszyklusanalyse mit ökobilanzieller Bewertung relevanter Fertigungsprozessketten. Fraunhofer Verlag, Stuttgart
16.
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24.
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30.
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35.
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36.
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Metadaten
Titel
Resource efficiency and environmental impact of fiber reinforced plastic processing technologies
verfasst von
Andrea Hohmann
Stefan Albrecht
Jan Paul Lindner
Bernhard Voringer
Daniel Wehner
Klaus Drechsler
Philip Leistner
Publikationsdatum
30.01.2018
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Production Engineering / Ausgabe 3-4/2018
Print ISSN: 0944-6524
Elektronische ISSN: 1863-7353
DOI
https://doi.org/10.1007/s11740-018-0802-7

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