Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

IKV: Adaptive Injektionseinheit für automatisierte RTM-Fertigung

Neuartige Injektionseinheit zur automatisierten und qualitätsgesicherten RTM-Fertigung. (Foto: IKV/Fröls)

Neuartige Injektionseinheit zur automatisierten und qualitätsgesicherten RTM-Fertigung. (Foto: IKV/Fröls)

Zur Herstellung von Strukturbauteilen für die Luftfahrt ist das Resin Transfer Moulding (RTM)-Verfahren heute schon weit verbreitet. Es bietet ein hohes Automatisierungspotenzial und die Bauteile weisen gute Laminatqualitäten und damit gute mechanische Eigenschaften auf. Bevor die im RTM-Verfahren gefertigten Bauteile in Luftfahrzeugen verbaut werden dürfen, müssen sie einen zeit- und kostenintensiven Qualitätssicherungsprozess durchlaufen.

Um diesen Prozess zu verkürzen, werden heute schon Formwerkzeuge mit Sensorik ausgestattet, die Qualitätssicherungsmaßnahmen inline in den Fertigungsprozess verlagert. Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen hat gemeinsam mit den Industriepartnern Airbus und Fill Maschinenbau einen neuen Ansatz entwickelt, der diese Sensorik nun erstmals in die Injektionstechnik integriert. Dieser Ansatz vermeidet es, jedes einzelne Formwerkzeug mit der kostenintensiven Sensorik ausrüsten zu müssen. Gleichzeitig können die während des Injektionsprozesses erfassten Messdaten zukünftig eine Online-Regelung des Prozesses ermöglichen.

Die adaptive Injektionseinheit injiziert das Harzsystem mittels Einwegkartuschen analog zu einer Kolbeninjektionsanlage. Mit einem Kniehebelmechanismus wird die Injektionseinheit druckfest an das Formwerkzeug angekoppelt. Zwischen Formwerkzeug und Injektorkolben ist eine Sensorbox zur Inline-Messung der qualitäts- und prozessrelevanten Parameter implementiert. Gemessen werden Temperatur und Druck sowie die Viskosität des Harzsystems, der Vernetzungsgrad des Harzsystems und die Glasübergangstemperatur.

Die in der Sensorbox bestimmten Materialkennwerte können direkt mit den erzielten Materialeigenschaften im Formwerkzeug korreliert werden. Auf Basis der generierten Daten soll somit zukünftig eine automatisierte Echtzeit-Steuerung des RTM-Verfahrens ermöglicht werden. Darüber hinaus wird aktuell daran gearbeitet, durch die Sensorik der Injektionseinheit inline auch die Bauteilporosität zu bestimmen, Fertigungsdefekte wie „race-tracking“ zu detektieren und Permeabilitätsschwankungen aufzuzeigen.

Das Prinzip der implementierten Sensorbox kann weiterführend auch auf gängige Injektionstechniken übertragen werden. Der modulare Aufbau ermöglicht darüber hinaus eine Kombination mit gängigen Mehrkomponenten-Injektionsanlagen. Somit kann das Anwendungsspektrum der Technologie auch auf andere Branchen wie bspw. den Automobilbau übertragen werden.

Umgesetzt wurde der vorgestellte Ansatz vom IKV gemeinsam mit der Airbus Operations GmbH, Stade, und dem Sondermaschinenbauer Fill Gesellschaft m.b.H. in Gurten, Österreich. Die Anlagentechnik steht am IKV zur Verfügung und wird von Fill Maschinenbau auf Anfrage gefertigt. Das Erkenntnis-Transferprojekt, gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), wurde kürzlich abgeschlossen.

www.ikv-aachen.de
www.airbusgroup.com
www.fill.co.at

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