Verbundprojekt »CarboLase«

Hochproduktive, automatisierte und maßgeschneiderte Just-in-Time FVK-Bauteilfertigung

Der Ultrakurzpulslaser bohrt präzise Konturen in die textile Preform, die später eine formschlüssige Verbindung gewährleistet.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Der Ultrakurzpulslaser bohrt präzise Konturen in die textile Preform, die später eine formschlüssige Verbindung gewährleistet.

Der Bedarf an Faserverbundbauteilen steigt aufgrund der wachsenden Bedeutung von Energie- und Ressourceneffizienz bei einer gleichzeitigen Forderung nach steigender Bauteilperformance stetig an. Für die Fertigungstechnik bedeutet dies, dass vor allem Prozessketten vereinfacht und trotz hoher Geometrievielfalt die Kosten reduziert werden müssen, um eine nachhaltige Durchdringung der Anwendung mit Faserverbundbauteilen zu erreichen. Faserverbundbauteile können auf Basis endkonturnaher, textiler Vorformlinge, sogenannter Preforms, hergestellt werden. Aktuell ist eine automatisierte Herstellung der Preforms nur bei hohen Stückzahlen wirtschaftlich. Mittlere und kleine Losgrößen sind folglich häufig durch einen hohen Anteil manueller Arbeitsschritte geprägt.

Ultrakurzpulslaser für hochpräzise Bearbeitung textiler Preforms

Hauptziel und Kerninnovation des CarboLase-Projektes ist die Kombination aus produktiven 2D-CNC-Zuschnitt, einer hochpräzisen Lasermaterialbearbeitung der textilen Preforms mittels ultrakurz gepulster (UKP) Laserstrahlung und eine vollautomatisches Handling einzelner Preforms mit Integration metallischer Inserts. Passgenaue Aussparungen werden per Laser in Preforms eingebracht und Funktionselemente automatisiert integriert. Die Technologien werden in eine Roboterzelle integriert, mit der mittels flexibler Software-/Hardwareschnittstellen sowie Sensorik im Produktionsprozess ein hochflexibles, hybrides Produktionssystem geschaffen wird. Die bauteilunabhängige Prozesszelle erlaubt somit eine Just-in-Time-Fertigung für FVK-Bauteile.

In dem Projekt arbeiten Industrie und Forschung eng zusammen. Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT erarbeitet zusammen mit der AMPHOS GmbH lasertechnische Aufgaben im Projektkontext. Die LUNOVU GmbH begleiten als Systemintegrator die Vernetzung einzelner Prozessschritte und realisieren die Integration von Sensorik in die Roboterzelle am Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University ITA. Die Kohlhage Fasteners GmbH & Co. KG erarbeitet die automatisierte Bereitstellung und Integration von Krafteinleitungselementen. Das ITA übernimmt die Umsetzung der automatisierten Prozesskette zur Herstellung der laserstrahlbearbeiteten Preforms in enger Zusammenarbeit mit allen Projektpartnern.

»CarboLase« ist ein gemeinschaftliches Projekt des Fraunhofer ILT mit den folgenden Partnern

AMPHOS GmbH

 

LUNOVU GmbH


Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University ITA

Kohlhage Fasteners GmbH & Co. KG