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D-60329 Frankfurt am Main

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/ 27 10 77 - 10

fo@avk-tv.de

www.avk-tv.de

AVK-INNOVATIONSPREIS 2019 AVK-Innovation Award 2019

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PRODUKTE & ANWENDUNGEN

products & applications

FORSCHUNG & WISSENSCHAFT

research & science

PROZESSE & VERFAHREN

processes & procedures

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Die AVK prämiert bereits seit vielen Jahren besondere Innovationen im Bereich faserverstärkte Kunststoffe (FVK) / Composites.

Ziel des AVK-Innovationspreises ist die Förderung neuer Produkte/Bauteile bzw. Anwendungen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) sowie die Förderung neuer Verfahren bzw. Prozesse zur Herstellung dieser FVK-Produkte. Ein weiterer Preis geht an Universitäten, Hochschulen und Institute für herausragende wissenschaftliche Arbeiten in Forschung und Wissenschaft. In allen Kategori gelegt.

Ein weiteres Ziel des AVK-Innovationspreises ist es, die Innovationen sowie die dahinterstehenden Personen und Firmen/Institutionen auszuzeichnen und so die Leistungsfähigkeit der gesamten Branche publik zu machen.

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ARENA2036, Stuttgart www.arena2036.de, frieder.heieck@arena2036.de

ARENA2036, Pfaffenwaldring 19, 70569 Stuttgart, Germany

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EARENA2036, Stuttgart, Germany www.arena2036.de, frieder.heieck@arena2036.de

ARENA2036, Pfaffenwaldring 19, 70569 Stuttgart, Germany

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Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Coburg (Konsortialführer) www.brose.com, info@brose.com

Bauweisen- und Prozessentwicklung für funktionalisierte

Faserverbundstrukturen mit komplexen Hohlprofilen (FuPro)

Wertschöpfungskette vom Filament bis zum Bauteil eine Technologie entwickelt, mit der sich erstmals Hohlprofile mit kontinuierlichem Faserverlauf in eine hybride Spritzgussstruktur integrieren lassen. So entstehen hochbelastbare Strukturbauteile, mit denen das Potential hinsichtlich konstruktiven und werkstofflichen Leichtbaues optimal ausgeschöpft werden kann. Der realisierte Herstellungsprozess mit nur zwei Werkzeugen ist hinsichtlich Ressourceneffizienz und Wirtschaftlichkeit zukunftsweisend. Das hohe Anwendungspotential dieser Technologie wurde durch einen Demonstrator in Form einer Gurt-Integral-Lehnenstruktur nachgewiesen.

Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Max-Brose-Straße 1, 96450 Coburg

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Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Coburg (consortium leader) www.brose.com, info@brose.com

Process development for functionalized composite structures

with complex shaped hollow profiles (FuPro)

As part of the "FuPro" joint project, the partners have developed a technology along the entire value chain from filament to component with which, for the first time, hollow profiles with continuous fibre flow can be integrated into a hybrid injection moulding structure. This results in highly stressable structural components with which the potential in terms of lightweight design and materials can be optimally exploited. The resulting manufacturing process with only two tools is trendsetting in terms of resource efficiency and economy. The high application potential of this technology was confirmed by a demonstrator in the form of a belt integral backrest structure.

Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Max-Brose-Straße 1, 96450 Coburg

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BÜFA Composite Systems GmbH & Co. KG, Rastede | Deutschland

www.buefa.de sven.glaser@buefa.de

Effizienter + ökologischer zum Class A RTM-light-Bauteil

Mit BÜFA®-VE 6520 RTM-Class A-Resin sind Class A-GFK-Oberflächen bei Raumtemperatur im einfachen RTM-light Prozess realisierbar. Aufgehoben werden GFK-üblicher Faser-/Gelegeprint, Shrinkmarks durch Metallinserts, Fließkanäle, Stöße etc. Spezielle LP-Additive in einer EP-BisA-VE-Rezeptur bieten neben der Schrumpfkompensation beste mechanische Eigenschaften, eine HDT>100°C sowie eine exzellente Haftung zu Gelcoat, Sandwichmaterialien und den textilen Halbzeugen. Das innovative Harzsystem kommt ohne kosmetische Pufferschichten aus, was z % führt. Eingesparte handwerkliche Arbeitsvorgänge stabilisieren den Prozess, Nacharbeit und Ausschuss werden reduziert. Oberflächenrelevante Arbeitsschritte im offenen Verfahren werden um 50 % reduziert, in gleichem Maße die VOC-Emissionen; ein Beitrag zum Schutz von Mensch und Umwelt. Direkt nach Gelcoatauftrag und Einlegen der textilen Halbzeuge erfolgt der Wechsel zum geschlossenen Verfahren. Last but not least: Die Qualität der erzeugten Oberflächen übertrifft bei weitem die der klassisch verfügbaren Systeme.

BÜFA Composite Systems GmbH & Co. KG, Hohe Looge 2-8, 26180 Rastede | Deutschland

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BÜFA Composite Systems GmbH & Co. KG, Rastede | Germany

www.buefa.de sven.glaser@buefa.de

More efficient and ecological to Class A RTM-light-part

With BÜFA®-VE 6520 RTM-Class A-Resin, Class A-GRP surfaces can be achieved in a simple RTM-light process at room temperature. GRP-usual fiber- / fabric print, shrink marks by metal inserts, flow channels, shocks etc. are eliminated. In addition to shrinkage compensation, special LP additives in an EP-Bis-A-VE formulation offer outstanding excellent mechanical properties, HDT>100°C and excellent adhesion to gelcoats, sandwich materials and textile semi-finished products. The innovative resin system does not require cosmetic buffer layers, which that leads to a reduction of stabilize the process, rework and rejects are reduced. Surface-relevant work procedures in the open process as VOC emission, will be reduced by 50%; this is a contribution to the protection of people and the environment. Immediately after gelcoat application and insertion of the textile semi-finished products, the changeover to the closed process should be done. Last but not least: The quality of the produced surfaces exceeds that of the classically available systems.

BÜFA Composite Systems GmbH & Co. KG, Hohe Looge 2-8, 26180 Rastede | Germany

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CEAD B.V., Delft, Niederlande

www.ceadgroup.com , info@ceadgroup.com

Endlosfaser-Additivherstellung, 3D-Druck von großen

Verbundteilen für die Industrie

Die Entwicklung der CFAM-Technologie begann 2017, um den Druck von thermoplastischen Verbundwerkstoffen für industrielle Endanwendungen wie Fassadenverkleidungselemente, Zugaußenverkleidungen und Autoklavformen zu ermöglichen. Bis zu diesem Zeitpunkt war das Drucken mit Endlosfasern für industrielle Anwendungen noch nicht entwickelt und nur im kleinen Maßstab mit sehr niedrigen Geschwindigkeiten möglich. Um diese Teile effizient drucken zu können, bedurfte es eines zusätzlichen Technologiesprungs, um große Formate mit hoher Geschwindigkeit herstellen zu können. Genau dies leistet die CFAM-Technologie. Die erste mit dieser Technologie ausgerüstete Maschine auf dem Markt ist in der Lage, Teile bis zu einer Größe von 4 m x 2 m x 1,5 m mit einer durchschnittlichen Leistung von 15 kg/h und einer maximalen Leistung von 25 kg/h zu drucken. Dies ist mehr als 100-mal schneller als mit konventionellen 3D-Druckern. Der patentierte Prozess, bei dem wir ein endloses Faser- und Thermoplastmaterial kombinieren, ist in dieser Größenordnung einzigartig. Das Verfahren bietet die Möglichkeit, in den Hochdruckbereich des Einschneckenextruders entweder Glas- oder Kohlefasern einzubringen. Durch den Einsatz eines Einschneckenextruders können nahezu alle thermoplastischen Kunststoffe von PP bis PEEK verarbeitet werden. Die Art und Weise, wie diese Technologie Thermoplaste und Fasern kombiniert, unterscheidet sich von anderen Technologien und ermöglicht die Herstellung von Großteilen für den industriellen Einsatz mit hoher Geschwindigkeit.

Turbineweg 18, 2627 BP, Delft, Niederlande

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CEAD B.V., Delft, The Netherlands

www.ceadgroup.com , info@ceadgroup.com

Continuous Fibre Additive Mnaufacturing, 3D pinting large

composite parts for the industry sectors.

Development of the CFAM technology started in 2017 to develop printing of thermoplastic composite materials for industry end applications such as facade cladding elements, train exterior panels and autoclave moulds. Up to this moment printing with continuous fibres has not been developed for industry applications, always on small scale with very low speeds. To be able to print these parts efficiently the technology needed to take an additional leap, so that it is able to print on a large size and high speed. The CFAM technology does exactly that. The first machine launched with this technology makes it possible to print parts up to 4m x 2m x 1,5m with an average output of 15 kg/hr and a maximum output of 25kg/hr. This is more than 100x times faster than conventional 3D printers. The process where we combine a continuous fibre and thermoplastic material at this scale is unique and patented. This can either be a glass- or carbon fibre that is being inserted in the high pressure area from the single screw extruder. By using a single screw extruder virtually all thermoplastic materials can be used, from PP up to PEEK. The way that this technology combines thermoplastics and fibres is distinctive from other technologies and enables the rapid production of large parts for industry use.

Turbineweg 18, 2627 BP, Delft, The Netherlands

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Composite Technology Center GmbH, Stade

www.ctc-composites.com, ctc.c@airbus.com

Modulare Bohrschablonen 3D-Druck und CFK im Verbund

Bohrschablonen für manuelle oder halbautomatische Bohroperationen werden heute überall dort eingesetzt, wo eine Vollautomatisierung aufgrund geringer Stückzahlen oder der Zugänglichkeit keinen Sinn macht. In der Regel werden metallische Bohrschablonen eingesetzt, welche nur mit hohem Aufwand geändert werden können, lange Lieferzeiten sowie bei großen Bauteilen ein signifikantes Gewicht aufweisen. Die entwickelten modularen Bohrschablonen stellen eine Kombination aus einer CFK-Struktur mit 3D-gedruckten Modulen dar. CFK wird genutzt, um einen hochpräzisen, steifen und gleichfalls leichten Grundrahmen zu bieten; 3D-gedruckte Kunststoffmodule bilden die zu bohrende Bauteilgeometrie exakt ab, beinhalten metallische Bohrbuchsen sowie Spanabfuhr und können bei Bedarf einzeln ausgetauscht werden. Änderungen erfolgen zunächst digital, die betroffenen Module werden ausgedruckt und erst dann an der Schablone ausgetauscht. Die Werkzeugverfügbarkeit wird dadurch erhöht; die Schablonen sind deutlich leichter als ihre metallischen Pendants, und Kosten für Änderungen sind signifikant geringer. Durch Lagerhaltung von Grundplatten und die schnelle Fertigung der kleinen Module können kürzeste Lieferzeiten gewährleistet werden.

Airbus-Straße 1, 21684 Stade

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Composite Technology Center GmbH, Stade

www.ctc-composites.com, ctc.c@airbus.com

Modular Drilling Templates - 3D-Printing and CFRP composed

Today drilling templates for manual or semi-automatic drilling operations are used everywhere where a fully automated drilling operation makes no sense due to low quantities or limited accessibility. In general, metallic drilling templates are used, which can only be changed with high effort, have long delivery times as well as significant weight for large components. The modular drilling templates developed are a combination of a CFRP structure with 3D-printed modules. CFRP is used to provide a high-precision, stiff and equally lightweight base frame; 3D-

drill bushings and chip removal, and can be individually replaced if required. Changes are initially made digitally; the affected modules are printed out and then exchanged at the template. This increases tool availability, makes templates significantly lighter than their metallic counterparts, and significantly reduces the cost of changes. By storage of base plates and the rapid production of small modules, shortest delivery times can be guaranteed.

Airbus-Straße 1, 21684 Stade

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Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, Augsburg

www.igcv.fraunhofer.de; kilian.seefried@igcv.fraunhofer.de

Continuous Fiber Tailoring

Kostengünstige, hochautomatisierbare Herstellung endkonturnaher Preforms für den hochvolumigen Einsatz von CFK-Strukturen

Das Continuous Fiber Tailoring (CFT) wird zukünftig die flexible, hochproduktive Herstellung multiaxialer Preforms direkt aus trockenen Rovings zu niedrigen Produktionskosten ermöglichen. Dazu werden zunächst eine definierte Anzahl an Rovings parallel von einem Gatter abgezogen, auf eine homogene Breite mit definiertem Flächengewicht gespreizt und mittels speziell entwickeltem Förder- und Schneidsystem individuell einem kontinuierlich laufenden Förderband zugeführt. Das Kernelement der Technologie bildet das Förder- und Schneidsystem, das als stationärer Legekopf in Anlehnung an klassische Legetechnologien angesehen werden kann, wodurch die kontinuierliche Fertigung von komplexen Lagengeometrien ermöglicht wird. Die Merkmale des CFT gewährleisten eine deutliche Reduzierung der Bauteilkosten gegenüber industriell gängigen CFK-Fertigungstechnologien.

Am Technologiezentrum 2, 86159 Augsburg

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Fraunhofer Research Institution for Casting, Composite and Processing Technology IGCV, Augsburg

www.igcv.fraunhofer.de; kilian.seefried@igcv.fraunhofer.de

Continuous Fiber Tailoring

Cost-efficient and highly automated manufacturing of near-net-shape preforms for the high-volume use of CFRP structures

Continuous Fiber Tailoring (CFT) will enable flexible and highly productive manufacturing of multiaxial preforms directly from carbon fiber rovings while reducing the component costs. This is achieved due to production of near-net-shape 2D layers directly from carbon fiber rovings. First of all, the rovings are spread to homogenous width and defined areal weight. Then a specially developed feeding and cutting system guides the individual rovings onto a continuously running conveyor belt, in accordance with the desired part geometry. Key component of CFT is the specifically developed feeding and cutting system that can be considered as a stationary laying head according to conventional laying processes. Hence, it is possible to continuously create complex layer geometries. The features of this technology lead to a significant reduction of component costs in comparison to common CFRP manufacturing processes.

Am Technologiezentrum 2, 86159 Augsburg

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Fraunhofer IGCV, Augsburg www.igcv.fraunhofer.de, kevin.scheiterlein@igcv.fraunhofer.de

PulShaft von der Faser zur perfekten Welle

Am Fraunhofer IGCV wurde aufbauend auf dem Forschungsprojekt PulForm eine seriennahe Prozesskette zur Herstellung einer Antriebswelle mit hybrider Welle-Nabe-Verbindung (WNV) entwickelt. Ausgangssituation ist die Pultrusion in Kombination einer Blasformung auf Basis eines zweistufigen B-Stage Harzsystems. Mittels Pultrusion wird ein Preform mit konstantem Querschnitt hergestellt. Die anschließende Blasformung formt aus den standardmäßig einfachen Profilen komplexe Geometrien. Innovationskern ist die Schaffung einer Antriebswelle inklusive aller metallischen Strukturelemente in einem Prozessschritt. Die WNV ist über eine kraftschlüssige Kreis-Keil-Verbindung realisiert. Zur Verbindung der Elemente werden diese gegeneinander verdreht. Zusammenfassend wurde eine hochautomatisierbare Prozesskette entwickelt, die eine hybride Antriebswelle für ein einstufiges Getriebe herstellt.

Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV - Am Technologiezentrum 2, 86159 Augsburg

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Fraunhofer IGCV, Augsburg www.igcv.fraunhofer.de, kevin.scheiterlein@igcv.fraunhofer.de

PulShaft Pultruded Shaft with oneshot molding concept

At the Fraunhofer IGCV - building on the research project PulForm - a near-series process chain was developed for the production of a drive shaft with a hybrid shaft-hub connection (SHC). Starting point is the pultrusion in combination with blow moulding based on a B-stage resin system with two stages. Pultrusion is used to produce a preform with a constant cross-section. Subsequent blow molding takes place to form the standard simple profiles into complex geometries. Innovation core is the creation of a drive shaft, including all metallic structural elements in one process step. The SHC is realized via a non-positive circular-wedge connection. To connect the metallic structural elements, they are rotated against each other. In summary, a highly automated process chain was developed, which produces a hybrid drive shaft for a single-stage gearbox.

Fraunhofer Research Institution for Casting, Composite and Processing Technology - Am Technologiezentrum 2, 86159 Augsburg

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Fraunhofer IWU, Chemnitz &

Fraunhofer IPA, Stuttgart

www.iwu.fraunhofer.de, martin.kausch@iwu.fraunhofer.de; www.ipa.fraunhofer.de, thomas.goetz@ipa.fraunhofer.de

Ultraschneller 3D-Druck zur additiven Herstellung faserverstärkter Spannschablonen Verfahrensentwicklung

Der 3D-Druck ist ein stark wachsender Markt, welcher für Kunden und Industrie völlig neue Produkt- und Fertigungsansätze eröffnet. Das neu entwickelte SEAM-Verfahren erweitert die Möglichkeiten zur effizienten Herstellung von faserverstärkten Spannschablonen in einem 3D-Druck-Verfahren deutlich. Die Basis des 3D-Druckers bildet eine extrusionsbasierte Plastifiziereinheit zur Verarbeitung von (faserverstärkten) Kunststoff-Granulaten in Kombination mit einer Hexapod 6-Achs-Parallelkinematik. Durch den Aufbau werden bestehende Verfahrensgrenzen überschritten und eine neue Generation von 3D-Druckverfahren geschaffen, die im Vergleich zum herkömmlichen 3D-Druck acht Mal schneller ist. Aufgrund der kurzen Herstellungszeiten, eines geschlossenen Werkstoffkreislaufs und der Möglichkeit zur anschließenden subtraktiven Bearbeitung in einer Aufspannung (Additiv-/Subtraktive Hybridfertigung) können die Bauteilkosten insbesondere für Kleinserien und dem Prototypenbau um ein Vielfaches reduziert werden, wobei gleiche Oberflächenqualitäten wie beim Standard-FLM-Prozess erreicht werden. Durch den frei beweglichen und neigbaren Tisch ist zudem ein 3D-Druck ohne Stützstrukturen möglich, was zu einer maximalen Materialeffizienz führt.

Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU, Reichenhainer Straße 88, D-09126 Chemnitz, Deutschland, Tel.: +49 (0)371/5397-1020, Fax: +49 (0)371/5397-61020

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Fraunhofer IWU, Chemnitz &

Fraunhofer IPA, Stuttgart

www.iwu.fraunhofer.de, martin.kausch@iwu.fraunhofer.de; www.ipa.fraunhofer.de, thomas.goetz@ipa.fraunhofer.de

Ultra-fast 3D printing for additive manufacturing of fiber-reinforced vacuum clamping devices Process Technology

3D printing is a fast growing market, opening up completely new approaches of products and manufacturing for customers and industrial applications. The newly developed SEAM process significantly extends the possibilities for efficient manufacturing of fiber-reinforced vacuum clamping devices in a 3D printing process. The basis of the 3D printer consists of an extrusion-based plastification unit for processing (fiber-reinforced) plastic granules in combination with a Hexapod 6-axis parallel kinematics. Using this design exceeds existing process limits, creating a new generation of 3D printing processes that are eight times faster than conventional ones. The component cost, particularly for small series and prototyping, can be reduced many times over due to the short manufacturing times, the closed material cycle and due to the possibility of subsequent subtractive processing in a clamping device (additive/subtractive hybrid manufacturing). The achieved surface qualities are the same as in standard FLM processes. Moreover, the table can be moved freely and tilted, which enables 3D printing without supporting structures, which in turn leads to maximum material efficiency.

Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU, Reichenhainer Straße 88, D-09126 Chemnitz, Germany,

Phone: +49 (0)371/5397-1020, Fax: +49 (0)371/5397-61020

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Fraunhofer IPA, Stuttgart & Fraunhofer IWU, Chemnitz

www.ipa.fraunhofer.de, thomas.goetz@ipa.fraunhofer.de; www.iwu.fraunhofer.de, martin.kausch@iwu.fraunhofer.de

Ultraschneller 3D-Druck zur additiven Herstellung faserverstärkter Spannschablonen Entwicklung Spannvorrichtung

CFK-Bauteile werden endkonturnah hergestellt, sodass diese nur im Bereich des Bauteilrandes und zur Funktionalisierung, bspw. zur Einbringung von Bohrungen oder Taschen, spanend bearbeitet werden müssen. Aufgrund der meist offenen und großflächigen Bauteilgestaltung sind diese sehr labil und neigen trotz der hohen Steifigkeit zu Schwingungen, was sich negativ auf die Werkzeugstandzeit und Bauteilqualität, z.B. die Maßhaltigkeit und Kanten-qualität, auswirkt. Um derartige Effekte bei der Endbearbeitung zu vermeiden, wurden für die Bearbeitung von CFK-Bauteilen hochintegrative Spannschablonen mit dem neu entwickelten SEAM-Verfahren (FLM-Prozess) additiv hergestellt, auf denen die Bauteile vollflächig aufliegen und mittels Vakuums schwingungsarm gespannt werden können. Vorteile der additiven Fertigung liegen in der schnellen und wirtschaftlichen Herstellung individueller Endprodukte, die eine einfache Integration von Funktionalitäten wie Vakuumfelder, Fräs- und Absaug-kanäle zulassen. Die gezielte Einbringung von Hohlstrukturen ermöglicht zudem signifikante Gewichtseinsparungen, die zu einer größeren Materialeffizienz, kürzeren Druckzeiten sowie einer leichteren Handhabung der Spannmittel führen.

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Nobelstraße 12, D-70569 Stuttgart, Tel. +49 (0)711/970-1538, Fax: +49 (0)711/970-1570

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Fraunhofer IPA, Stuttgart &

Fraunhofer IWU, Chemnitz

www.ipa.fraunhofer.de, thomas.goetz@ipa.fraunhofer.de; www.iwu.fraunhofer.de, martin.kausch@iwu.fraunhofer.de

Ultra-fast 3D printing for additive manufacturing of fiber-reinforced vacuum clamping devices Development of the device

CFRP components are manufactured near-net-shape. Hence, they only need to be machined in the area of the component edges and for functionalization, such as the machining of holes and pockets. As a result of the mostly open and large component design, CFRP components are extremely fragile and tend to vibrate despite their high rigidity. This has a negative effect both on tool life and machining quality, as regards for example dimensional accuracy and edge quality. To avoid such effects in finishing processing, highly integrative fixtures were additively manufactured for the processing of CFRP components, using the newly developed SEAM- process (FLM-process). The components resting on these fixtures over their entire surface can be clamped with low vibrations by means of vacuum. Advantages of additive manufacturing are the fast and economic production of individual end products, allowing for a simple integration of functionalities such as vacuum fields, milling and dust extraction channels. The targeted introduction of hollow structures enables significant weight reductions leading to increased material efficiency, shorter printing times as well as an easier handling of the clamping devices.

Fraunhofer Institute for Manufacturing and Automation IPA, Nobelstraße 12, D-70569 Stuttgart,

tel no +49 (0)711/970-1538, fax no: +49 (0)711/970-1570

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Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden

www.iws.fraunhofer.de | philipp.goetze@iws.fraunhofer.de

HPCI® schnelles punktförmiges Fügen für

Hybridbauteile

Innovative Leichtbaukonzepte im Karosserie- und Flugzeugbau vertrauen zunehmend auf das Multi-Material-Design. Eine besondere Herausforderung dabei ist der Fügeprozess. Vorhandene Technologien zum Fügen von Metallen und Kunststoffen, wie zum Beispiel Kleben oder mechanische Verbindungssysteme, sind bezüglich der Prozesszeit ineffektiv oder leiten die Kräfte nicht optimal in den Werkstoff ein. Das neu entwickelte HPCI® (Heat Press Cool Integrative)-Werkzeug erinnert optisch an eine konventionelle Widerstandspunktschweißzange, ermöglicht jedoch das Fügen von Metall-Kunststoff-Hybridbauteilen. Das System basiert auf dem thermischen Direktfügen. Dabei wird der Kunststoff lokal erwärmt und gleichzeitig gegen ein vorbehandeltes Metallblech gepresst. Nach dem Erstarren erreichen die Baugruppen höhere Festigkeiten als vergleichbare Klebverbindungen und das bei einem Bruchteil der Prozesszeit. Der modulare und robuste Aufbau kann schnell in bestehende Fertigungslinien integriert werden und ermöglicht so die vollautomatisierte Verarbeitung von thermoplastischen FKV und Metallen zu Hybridbauteilen mit einem sehr hohen Leichtbaugrad.

Fraunhofer IWS | Winterbergstraße 28 | 01277 Dresden �

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Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS Dresden

www.iws.fraunhofer.de | philipp.goetze@iws.fraunhofer.de

HPCI fast spot-typed joining for hybrid parts

Innovative concepts in lightweight engineering increasingly trust in Multi-Materal-Design. A special challenge at it is the joining process. Existing technologies to join metals to polymers, like adhesive bonding or mechanical fastening, are optimally into the material. The newly developed HPCI® (Heat press Cool Integrative) tool appears like a spot resistance welding gun but enables metal to polymer joining. The system is based on the technology of thermal direct joining. Hence a polymer is heated locally and simultaneously pressed against a pretreated sheet metal. After solidifying, the assemblies reach joint-strengths above the level of good adhesive bonds, while only requiring a fraction of the process-time. The modular and robust setup can be integrated into existing manufacturing chains quickly and thus enables a fully automated processing of fiber reinforced thermoplastics and metals to hybrid parts with a high lightweight engineering potential.

Fraunhofer IWS | Winterbergstraße 28 | 01277 Dresden �

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Anwendungszentrum HOFZET® des Fraunhofer WKI, Hannover

www.wki.fraunhofer.de; ole.hansen@wki.fraunhofer.de

Naturfaserverstärkte Serientüren und -heckflügel ein

Politische Strategien, wie die nationale Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030, aber auch interne Änderungen in Großkonzernen für eine nachhaltige Wirtschaft, stärken den Einsatz nachwachsender Rohstoffe. Das von der Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe geförderte Verbundprojekt des Fraunhofer WKI und Porsche Motorsport evaluiert den Einsatz von naturfaserverstärkten Kunststoffen für Exterieuranwendungen. Am Beispiel einer Tür und eines Heckflügels erfolgte die Auslegung dieser Komponenten unter Berücksichtigung materialspezifischer Eigenschaften. Ziel ist es, auch weiterhin die Anforderungen zu gewährleisten, durch den konsequenten Einsatz von Naturfasern als CO2-Speicher gleichzeitig den CO2 Ausstoß zu verringern. Neben standardisierten Testverfahren im Labor und Dauerlauf werden die entwickelten Teile in einer Langzeituntersuchung an den Fahrzeugen des Rennteams Four Motors getestet. Die erfolgreiche Überführung der entwickelten Komponenten in eine Kleinserie legt gleichzeitig den Grundstein für eine Betrachtung über den Prototypenstatus hinaus. Damit bieten die Projektergebnisse eine ganzheitliche Bewertungsgrundlage des Einsatzes nachwachsender Rohstoffe im Automobilbereich.

Anwendungszentrum HOFZET® des Fraunhofer WKI, Heisterbergallee 10 A, 30453 Hannover

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Application Centre HOFZET® of Fraunhofer WKI, Hannover

www.wki.fraunhofer.de; ole.hansen@wki.fraunhofer.de

Natural fibre reinforced serial doors and rear wings - a building block on the way to "Zero Emission Mobility

Political strategies, such as the National Research Strategy Bioeconomy 2030, but also internal changes in large corporations for a sustainable economy, strengthen the use of renewable raw materials. The joint project of the Fraunhofer WKI and Porsche Motorsport, funded by the Agency for Renewable Resources, evaluates the use of natural fiber-reinforced plastics for exterior applications. Using the example of a door and a rear wing, these components were designed taking material-specific properties into account. The aim is to continue to meet the requirements for reducing CO2 emissions through the consistent use of natural fibres as CO2 storage. In addition to standardized test procedures in the laboratory and endurance tests, the developed parts are tested in a long-term study on the vehicles of the Four Motors racing team. The successful transfer of the developed components into a small series simultaneously lays the foundation for a consideration beyond the prototype status. The project results thus provide a holistic basis for evaluating the use of renewable raw materials in the automotive sector.

Application Centre HOFZET® des Fraunhofer WKI, Heisterbergallee 10 A, 30453 Hannover

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Gaugler & Lutz oHG, Aalen-Ebnat

www.gaugler-lutz.de; info@gaugler-lutz.de

Verfahren zur Herstellung eines Sandwichverbundbauteil sowie einer Verbindungsanordnung

2018 erhielt die Gaugler & Lutz oHG das Patent für ein Verfahren zur Herstellung eines Sandwichverbundbauteils sowie einer Verbindungsanordnung. Bei diesem Sandwichverbundbauteil wird die Kernschicht zwischen zwei Deckschichten eingebracht, wodurch ein leichtes und gleichzeitig steifes Bauteil entsteht. Durch die Schwalbenschwanz-Verbindungstechnik werden die Strukturelemente schnell und sicher in der Form, zum Beispiel eine Schalenform für Rotorblätter, fixiert. Durch gezieltes Einsetzen der Verbindungselemente kann die Fließfront des Harzflusses zwischen den Strukturelementen gebremst oder umgeleitet werden. Da mindestens eine Stirnseite des Verbindungselements im Bereich der schwalbenschwanzförmigen Auskragung eine Rundung aufweist, ergibt sich außerdem eine vorteilhafte Beweglichkeit bzw. Toleranz. Somit können unter andere Schrumpfungen ausgeglichen werden. Bestehende Verfahren sind im Vergleich relativ aufwändig und es kann zu unerwünschten örtlichen Anreicherungen oder Fehlmengen von Harz/Härter kommen, da kein kontrollierter Harzfluss stattfindet.

Habsburgerstraße 12 +49 7367 9666-0 73432 Aalen-Ebnat +49 7367 9666-60

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Gaugler & Lutz oHG, Aalen-Ebnat

www.gaugler-lutz.de; info@gaugler-lutz.de

Process for producing a composite sandwich component and connection arrangement

In 2018, Gaugler & Lutz oHG received the patent for a composite sandwich component production process, as well as a connection arrangement. In this composite sandwich component, the core layer is introduced between two covering layers, resulting in a component that is both lightweight and rigid. The dovetail connection technique means that the structural elements can be fixed quickly and safely into the mould, such as a shell form for rotor blades. Deliberate insertion of the connecting elements means that the front of the resin flow between the structural elements can be slowed or diverted. Since at least one face on the connecting element in the area of the dovetail-shaped projection is rounded, a beneficial mobility or tolerance also results. Shrinkages can be compensated for in this way, among other things. Existing processes are relatively complex in comparison and can lead to undesirable local accumulations or shortfalls in resin/hardener, since there is no controlled flow of resin.

Habsburgerstraße 12 +49 7367 9666-0 73432 Aalen-Ebnat +49 7367 9666-60

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www.greenlightweightsolutions.com / karsten.pietsch@greenlightweightsolutions.com

Bionic Lighhtweight Solutions & embedded Intelligence the Next Generation of Smart Composites

Die RFS-Technologie ist ein innovatives Verfahren zur Umformung flächiger, faserverstärkter duro- und thermoplastischer Prepregs in eine dreidimensional geometrisch modellierbare, auxetische Leichtbaustruktur, der Rauten-Falt-Struktur (RFS). Bei der Weiterverarbeitung als Sandwichkern ist der Sandwichverbund durch die flächige Faserverstärkung besonders formsteif, hitzebeständig, schlagzäh und energieabsorbierend. Gerade die auxetische Mechanik sowie die minimale Topologie der Struktur ermöglichen im Bereich der Funktionsintegration völlig neue Anwendungen. Im Gegensatz zu duroplastischen FVK werden in der noch jungen Produktgruppe der endlosfaserverstärkten Thermoplaste mit dieser Technologie die Produktionszykluszeiten in der Serienfertigung besonders bei größeren Bauteilen extrem verkürzt. Sie sind rohstofflich wiederverwertbar und verfügen über eine hohe Bruchdehnung und geringe Dichte. Dank der kurzen Produktionszykluszeiten, geringen Materialkosten und der Tatsache, dass die Prepregs quasi unbegrenzt gelagert werden können, sind sie ohne Probleme großserientauglich. Die RFS-Technologie ist speziell für die Integration elektronischer Bauelemente und Systeme in hochleistungsfähige multifunktionale Faserkunststoffverbundstrukturen, wie z. B. die sensorische Bauteilüberwachung, ausgelegt. Die Technologie ermöglicht in Form und Funktion eine völlig neue, zuvor nicht umsetzbare Bauteilauslegung.

Green Lightweight Solutions, Bohrstr.13, D-23966 Wismar

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www.greenlightweightsolutions.com / karsten.pietsch@greenlightweightsolutions.com

Bionic Lighhtweight Solutions & embedded Intelligence The Next Generation of Smart Composites

RFS technology is an innovative process for forming sheet-like, fiber-reinforced, duroplastic and thermoplastic prepregs into a three-dimensional geometrically shapeable, auxetic lightweight structure, the diamond-folded structure (RFS).

In further processing as a sandwich core, the sandwich composite is particularly dimensionally stable, heat-resistant, impact-resistant and energy-absorbing due to the planar fiber reinforcement. Especially the auxetic mechanics as well as the minimal topology of the structure allow completely new applications in the field of functional integration. In contrast to thermoset FRPs, the production cycle times in series production are extremely shortened in the still young product group of continuous fiber reinforced thermoplastics with this technology, especially for larger components. They are recyclable and have a high elongation at break and low density. Thanks to the short production cycle times, low material costs and the fact that the prepregs can be stored almost indefinitely, they can be mass produced without any problems. RFS technology is specifically designed for the integration of electronic devices and systems into high performance multifunctional fiber composite structures, e.g. the sensory component monitoring. The technology enables a new, previously not realizable component design in terms of form and function.

Green Lightweight Solutions, Bohrstr.13, D-23966 Wismar

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Gubesch Thermoforming GmbH & Projektkonsortium, Wilhelmsdorf www.flexhyjoin.eu, c.laugwitz@gubesch.de

FlexHyJoin: Flexibler Produktionsprozess für zusatzstofffreies Hybridfügen im großserientauglichen Maßstab

Joining) war die Entwicklung und der Aufbau einer Prototyp-Fertigungszelle zum Fügen von Hybridbauteilen, bestehend aus thermoplastischen Faserkunststoffverbunden (TP-FKV) und Metallen. Dazu werden Induktions- und Laserfügen mit einer Laservorbehandlung der Metalloberfläche, Prozesskontrolle und -überwachung sowie zerstörungsfreie Prüfung via Lock-in-Thermografie kombiniert. Somit soll ein speziell auf hybride Metall-TP-FKV Verbindungen angepasster Fügeprozess bereitgestellt werden, um das jeweilige Werkstoffpotential voll auszuschöpfen. Die Entwicklung der Zelle repräsentiert den Grundstein für neue Konstruktions-möglichkeiten im hybriden Leichtbau. Die sehr gute Verbindungsqualität und -festigkeit bei einer kurzen Taktzeit in der Herstellung eignet sich für ein breites Spektrum von Anwendungen und wird neben der Automobilindustrie auch in Industriezweigen wie Medizin, Sport und Freizeit oder der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Projektkonsortium: Institut für Verbundwerkstoffe (Koordinator, D), CRF (I), EDAG (D), FILL (A), Fraunhofer ILT (D), Gubesch (D), KGR (I), Leister Technologies (CH), NIT (E), Tecnalia (E)

Industriestraße 1, 91489 Wilhelmsdorf

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Gubesch Thermoforming GmbH & project consortium, Wilhelmsdorf www.flexhyjoin.eu, c.laugwitz@gubesch.de

FlexHyJoin: Flexible production process for additive-free hybrid joining on a large-volume production scale

The aim of "FlexHyJoin" (Flexible Production Cell for Hybrid Joining) was to develop and construct a prototype production cell for joining hybrid components consisting of thermoplastic fiber reinforced polymer composites (TP-FRPC) and metals. Induction and laser joining are combined with laser pretreatment of the metal surface, process control and monitoring as well as non-destructive testing via Lock-in Thermography. Thus, a joining process specifically ad�apted to hybrid metal-TP-FRPC connections is provided in order to fully exploit the respective material potential. The development of the prototype production cell is the basis for new design possibilities in hybrid lightweight construction. The very good joint quality and strength with a short cycle time in production is suitable for a wide range of applications and can be used not only in the automotive industry, but also in other industrial sectors such as medicine, sports and leisure or aerospace. Project consortium: Institut fuer Verbundwerkstoffe (coordinator, D), CRF (I), EDAG (D), FILL (A), Fraunhofer ILT (D), Gubesch (D), KGR (I), Leister Technologies (CH), NIT (E), Tecnalia (E)

Industriestraße 1, 91489 Wilhelmsdorf

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Henkel AG & Co. KGaA, Heidelberg

3a Composites Core Materials, Sins (CH) www.composite-lab.com; mike.wienand@kenkel.com www.3acorematerials.com; hannes.eggenschwiler@3acomposites.com

Zykluszeitoptimierte Herstellung von Sandwich-FVK-Bauteilen mit leichtem PET-Schaumkern im HP-RTM-Verfahren

Die Kombination von faserverstärkten Decklagen mit einem leichten PET-Schaumkern verbindet hohe Festigkeit und Steifigkeit mit einem niedrigen Bauteilgewicht und ist daher eine effiziente Leichtbau-Variante für Strukturbauteile im Automobilbau. In der Verarbeitung ist es jedoch alles andere als einfach, anisotrope FVK-Werkstoffe mit Schäumen zu verbinden. Durch die starke Temperaturabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften müssen entweder teure Schäume verwendet werden oder solche mit hoher Dichte. In einem gemeinsamen Projekt der Henkel AG & Co. KGaA und 3A Composites Core Materials ist es gelungen, leichte und kostengünstige Schaumkerne aus PET im HP-RTM-Verfahren einzusetzen. Das Polyurethan-Harzsystem Loctite Max 2 härtet bereits bei geringen Temperaturen unterhalb von 70 °C innerhalb weniger Minuten aus und ermöglicht somit geringe Zykluszeiten, wie sie von der Automobilindustrie gefordert werden. Durch gezielte Abstimmung des Prozesses auf den Schaum werden auch bei niedrigen Drücken unter 5 bar gute Oberflächen erzielt. Dadurch bleiben auch Schaumkerne mit einer Dichte zwischen 100-170 kg/m intakt und bilden durch die gute Anbindung mit der Matrix hochsteife FVK-Bauteile.

Henkel AG & Co. KGaA, Henkelstr. 67, 40589 Düsseldorf

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Henkel AG & Co. KGaA, Heidelberg

3a Composites Core Materials, Sins (CH) www.composite-lab.com; mike.wienand@kenkel.com www.3acorematerials.com; hannes.eggenschwiler@3acomposites.com

Rapid and cost-effective Sandwich Parts with PU Resin and PET Foam Core

The combination of fibre-reinforced cover layers with a lightweight PET foam core combines strength and stiffness with a low weight and is therefore an efficient design for structural components in the automotive industry. However, processing FRP with foams can cause many difficulties. The mechanical properties of the foam show a strong temperature dependency, which leads to a usage of either very expensive or high-density-foams. In a collaborative project of Henkel AG & Co. KGaA and 3A Composites Core Materials, it has been shown that the usage of a lightweight and cost-effective PET foam with the HP-RTM process is feasible. The polyurethane resin Loctite Max 2 cures within minutes, even at low temperatures below 70 °C, enabling the short cycles times which are required by the automotive industry. Investigating of suitable process windows enables a good surface even by low in-mold pressure below 5 bars. As a result, foam cores with a density between 100-170 kg/m remain intact and ensure high-quality FRP components due to the good bonding with the matrix.

Henkel AG & Co. KGaA, Henkelstr. 67, 40589 Düsseldorf

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Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University, Aachen www.ita.rwth-aachen.de; sven.schoefer@ita.rwth-aachen.de

Entwicklung einer textilen Materialzuführung zur Erhöhung der Preformqualität bei der Stempelumformung von Verstärkungslagenpaketen

Bei der automatisierten Herstellung von FVK-Preforms ist die Stempelumformung das derzeit wirtschaftlichste Verfahren zur Großserienfertigung. Dieses Verfahren ist allerdings anfällig für Drapierfehler, welche in der Folge die optischen und mechanischen Eigenschaften des FVK-Bauteils reduzieren. Zudem werden industriell insbesondere vollklemmende Spannrahmen oder Niederhalter eingesetzt, welche dem Umformprozess meist nur rechteckig zugeschnittene Verstärkungslagen zuführen. Um diesen Problemstellungen zu entgegnen, wurde ein innovativer Verfahrensansatz entwickelt, bei dem eine lösbare textile Fügeverbindung (Tuftingnaht) ein Abgleiten der Einzellagen während des Umformprozesses unter einer von der Nahtausführung abhängigen Rückhaltekraft ermöglicht. Auf diese Weise werden Drapierfehler reduziert, was zu einer signifikanten Erhöhung der Preformqualität und zur Senkung von Ausschussraten führt. Das Verfahren ist außerdem höchst effizient, da Zugkräfte für beliebige Bauteilgeometrien an endkonturnahen Zuschnitten eingeleitet werden können, wodurch eine Minimierung des Materialeinsatzes einhergeht. Die auf einem Trägertextil fixierten endkonturnahen Lagenpakete können in derzeit eingesetzten industriellen Stempelumformpressen ohne Anpassungen der komplexen Anlagentechnologie eingesetzt werden.

Institut für Textiltechnik RWTH Aachen University | Otto-Blumenthal-Str. 1 | 52074 Aachen

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Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University, Aachen www.ita.rwth-aachen.de; sven.schoefer@ita.rwth-aachen.de

Development of a textile-based material feed to increase the preform quality during stamp forming of reinforcing layers

In the automated production of FRP preforms, stamp forming is currently the most cost-efficient process for large-scale production. However, this process is susceptible to draping errors, which subsequently reduce the optical and mechanical properties of the FRP component. In addition, full clamping frames or hold-down devices are used, which feed only rectangular-cut reinforcing layers to the forming process.

In order to eliminate these problems, an innovative approach was developed in which a detachable textile joint (tufting seam) allows the single layers to slide off during the forming process under a retention force dependent on the seam design. In this way, draping errors are reduced, leading to a significant increase in preform quality and a reduction in scrap rates. The process is also highly efficient, as tensile forces can be applied to any component geometry on near-net-shape blanks, minimizing the use of material. The near-net-shape reinforcing layers fixed on a carrier textile can be applied to current industrial stamp forming presses without having to adapt the complex system technology already in use.

Institut für Textiltechnik RWTH Aachen University | Otto-Blumenthal-Str. 1 | 52074 Aachen

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Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University, Aachen www.ita.rwth-aachen.de, magdalena.kimm@ita.rwth-aachen.de

duRECon - recycelte Carbonfasern als Hochleistungsverstärkung in Faserbeton

Das Material duRECon adressiert die bestehende Problematik steigender CFK-Abfälle in den Branchen Mobilität, Windenergie und Bauwesen und strebt eine hochwertige Wiederverwendung im Massenmarkt "Faserbeton" an: duRECon bezeichnet eine Kombination von recycelten Carbonfasern, gewonnen aus CFK, mit hochfestem Beton: zusammen bilden beide Materialien einen korrosionsfreien, dauerfesten Hochleistungswerkstoff zum Einsatz unter herausfordernden Umgebungsbedingungen, z. B. in Küstennähe, in Parkhäusern, im Anlagenbau und Tiefbau. Hierbei können recycelte Carbonfasern den Beton als Kurzfaser oder durch Einlegen eines Carbonfaservlieses oder textilen Gitters aus Carbonfasergarnen verstärken. Die Untersuchungen der Material- und Verarbeitungseigenschaften zeigen, dass duRE�Con mit recycelten Carbonkurzfasern ökonomisch vollständig tragbar ist, da es geringere bis vergleichbare Kosten wie etablierte Fasern (Glas, Stahl, Edelstahl) verursacht, während höhere Festigkeiten und eine bessere Dauerbeständigkeit erreicht wird.

Institut für Textiltechnik RWTH Aachen University | Otto-Blumenthal-Str. 1 | 52074 Aachen

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Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University, Aachen www.ita.rwth-aachen.de, magdalena.kimm@ita.rwth-aachen.de

duRECon - Recycled carbon fibers as high-performance reinforcement in fiber concrete

The material duRECon addresses the existing problem of increasing CFRP waste in mobility, wind energy and construction industries and pursues a high-quality re-use in the mass market "fibre concrete": duRECon refers to a combination of recycled carbon fibres, obtained from CFRP, with high-strength concrete: together, both materials form a corrosion-free, durable high-performance material for use under challenging environmental conditions, e.g. near the coast, in parking structures, in plant construction and underground engineering. In this context, recycled carbon fibres can reinforce the concrete as short fibres or by placing a carbon fibre nonwoven or textile grid of carbon fibre yarns. Investigations of the material and processing properties show that duRECon with recycled carbon short fibres is completely economically viable, as it causes lower to comparable costs to established fibres (glass, steel, stainless steel), while higher mechanical strength and better durability are achieved.

Institut für Textiltechnik RWTH Aachen University | Otto-Blumenthal-Str. 1 | 52074 Aachen

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Institut für Verbundwerkstoffe GmbH, Kaiserslautern; Fluvius GmbH, Meerbusch

www.ivw.uni-kl.de | mark.kopietz@ivw.uni-kl.de www.fluvius.de | info@fluvius.de

Nachhaltige in situ funktionalisierte Organomineralharze für innovative basaltfaserverstärkte Verbundwerkstoffe zur dauerhaften Rohrsanierung

Zur Sanierung defekter Rohr- und Kanalleitungen kommen derzeit glasfaserverstärkte Organomineralharze als Kurzliner zum Einsatz. Die zweikomponentige Harzklasse, welche reaktionsbedingt durch Polysilikatpartikel gefüllt wird, repräsentiert eine Wasser-in-Öl-Emulsion und wird momentan durch chemisch ungebundene organische Phosphorsäureester emulgiert. Aufgrund der europäischen REACH-Verordnung (EG-Nr. 1907/2006) und der Gefahr der Umweltbelastung durch ausdiffundierende Phosphate, wurde eine Substitution der Phosphorsäureester durch funktionalisierte, nachwachsende Rohstoffe erfolgreich erforscht. Eine weitere Modifizierung der Harzformulierung mit silan-terminierten Polymeren bewirkte eine Brückenbildung zwischen organischer Matrix und anorganischem Substrat. Dies ergab deutlich gesteigerte (bruch-)mechanische Eigenschaften der Matrix. Synergistische Effekte fanden sich darüber hinaus beim Einsatz mit Halbzeugen aus Glasfasern und aus natürlichem Lavastein gewonnenen, neuartigen Basaltfasern, was zu erhöhter Faser/Matrix-Haftung und damit zu erhöhter Schadenstoleranz führt. Die Entwicklungen steigern den Bio-Anteil der Matrix, die Nachhaltigkeit sowie die Lebensdauer der Werkstoffe.

Institut für Verbundwerkstoffe GmbH, Erwin-Schrödinger-Str. 58, 67663 Kaiserslautern Fluvius GmbH, Berta-Benz-Str. 22, 40670 Meerbusch

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Institut für Verbundwerkstoffe GmbH, Kaiserslautern; Fluvius GmbH, Meerbusch

www.ivw.uni-kl.de | mark.kopietz@ivw.uni-kl.de www.fluvius.de | info@fluvius.de

Sustainable in situ functionalized organomineral resins for innovative basalt fiber-reinforced composites for permanent pipe rehabilitation

Currently, glass fiber-reinforced organomineral hybrid resins are used for short liner rehabilitation of defective pipelines and sewer lines. The two-component resin class, which is filled by polysilicate particles due to the chemical reaction, represents a water-in-oil emulsion, and is currently emulsified by chemically unbound organic phosphoric acid esters. Pursuant to European REACH regulation (EC No. 1907/2006) and the danger of environmental pollution through diffusing phosphates, a substitution of phosphoric acid ester by functionalized, renewable raw materials was successfully researched. A further modification of the resin formulation with silane-terminated polymers caused a bridging between organic matrix and inorganic substrate. This results in significantly increased (fracture) mechanical properties of the matrix. In addition, synergistic effects have been found in the application of semi-finished products made of glass fibres, as well as in new basalt fibres obtained from natural lava stone, which leads to increased fiber/matrix adhesion and thus to increased damage tolerance. These developments increase the content of bio-

Institut für Verbundwerkstoffe GmbH, Erwin-Schrödinger-Str. 58, 67663 Kaiserslautern Fluvius GmbH, Berta-Benz-Str. 22, 40670 Meerbusch

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JETCAM GmbH, München, Deutschland

www.jetcam.de

CrossTrack-Software für die Produktion von Composites

CrossTrack bietet eine zentrale, einfache Benutzeroberfläche, um Materialien innerhalb Ihres Unternehmens zu orten und deren verbleibende Lebensdauer zu verfolgen. Beim Schneiden von Prepreg-Material wird darüber hinaus die Position und das Alter jedes einzelnen geschnittenen Teils verfolgt und dabei die verbleibende Lebensdauer eines Satzes auf Basis der am schnellsten ablaufenden Materiallage automatisch berechnet. Die enge Integration von CrossTrack mit JETCAM Expert Nesting bietet zudem eine extrem schnelle und effiziente Möglichkeit, CAD-Objekte zu importieren, hochoptimierte Schnittmuster zu erstellen und deren Schnitt in der Produktion zu planen.� CrossTrack nutzt die Vorteile der SQL-Server-Datenbankplattform von Microsoft und bietet eine robuste Lösung, die alle durchgeführten Aktionen protokolliert. Es besteht die Möglichkeit, Informationen zwischen CrossTrack- und MRP-Systemen auszutauschen und Aufgaben wie Datenbanksicherungen oder von Berichterstellung automatisch ausführen zu lassen. Es stehen verschiedene kleinere "Stationen" zur Verfügung, die es Kunden ermöglichen, die für eine bestimmte Benutzerrolle relevante Oberfläche auszuwählen. Dank der hohen Flexibilität dieser Lösung können alle CrossTrack-Kunden ein einheitliches Standardsystem nutzen.

JETCAM GmbH Feringastraße 6, 85774 Unterföhring, Deutschland

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JETCAM GmbH, München, Deutschland

www.jetcam.de

CrossTrack Composite Manufacturing Software

CrossTrack provides a single, simple user interface to track the location and life of material as it moves through your facility. As pre-preg material is cut the location and life of each individual cut

ply.

efficient way to perform CAD import, create highly optimised nests and schedule them for cutting on the shop floor.

abase platform, CrossTrack delivers a robust solution that logs every action as it occurs. Information can be passed between CrossTrack and MRP systems, and tasks such as database backups and report generation can be scheduled to occur automatically. Vario

-the-system, due to its flexibility.

JETCAM GmbH Feringastraße 6, 85774 Unterföhring, Germany

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KTM_TECHNOLOGIES GMBH, ANIF

www.ktm-technologies.com, info@ktm-technologies.com

NEXT: Technologie zur Herstellung von Duroplast-Thermoplast-Hybriden

Eine tragende duroplastische Struktur in ansprechender CFK-Optik, funktionalisiert durch thermoplastische Versteifungsrippen und Metallinserts. Stoffschlüssig verbunden unter Verwendung von Standardprozessen wie Formpressen, Spritzguss oder Additive Fertigung. Ermöglicht wird das Ganze durch die CONEXUS-Technologie, welche bereits mit Polypropylen, verschiedenen Polyamiden und thermoplastischem Polyurethan erfolgreich getestet wurde. Die Applizierung der CONEXUS-Schicht erfolgt bereits während des Formgebungsprozesses des Duroplasts, weshalb kein zusätzlicher Prozessschritt nötig ist. Anschließend kann das Bauteil mittels Spritzgusses oder additiver Fertigung funktionalisiert werden. Dadurch ist es möglich, die Vorteile zweier Kunststoffgruppen miteinander zu vereinen, die hohen mechanischen Eigenschaften und Oberflächengüte der Duroplaste mit den kostengünstigen und gut recycelbaren Thermoplasten, mit denen sich auch komplexe Strukturen abbilden lassen.

Das erste hybride Serienbauteil wird Ende 2019 in Zusammenarbeit mit KTM präsentiert.

KTM_TECHNOLOGIES GMBH, St. Leonharder-Straße 2, 5081 Anif/Salzburg, Austria

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KTM_TECHNOLOGIES GMBH, ANIF

www.ktm-technologies.com, info@ktm-technologies.com

NEXT: A Technology for the manufacturing of Thermoset-Thermoplastic-Hybrids

A load-bearing, thermoset structure featuring attractive CFRP optics, functionalized by thermoplastic stiffening ribs and metal inserts. Directly chemical bonded using standard processes such as compression molding, injection molding or additive manufacturing. All this is made possible by the CONEXUS technology, which has already been tested successfully with polypropylene, various polyamides and thermoplastic polyurethane. The application of the CONEXUS layer already takes place during the shaping process of the thermoset, this is why no additional process step is necessary. Subsequently, the component can be functionalized by injection molding or additive manufacturing. This makes it possible to combine the advantages of two plastic groups, the high mechanical properties and surface quality of the thermosets with the cost-effective and easily recyclable thermoplastics, which can be used to create complex structures as well.

The first hybrid series component will be presented at the end of 2019 in cooperation with KTM.

KTM_TECHNOLOGIES GMBH, St. Leonharder-Straße 2, 5081 Anif/Salzburg, Austria

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Institut Arenz GmbH, Meckenheim

Kunststofftechnik Paderborn

www.Arenz-gmbh.de I www.ktp.upb.de

Inline-Compoundierung im Spritzgießprozess

Zur verfahrenstechnischen Entwicklung einer Inline-Compoundierung im Spritzgießprozess

Die Kunststofftechnik Paderborn (KTP) entwickelt gemeinsam mit dem Hersteller von Extrusionsanlagen und Plastifiziereinheiten Arenz GmbH ein Verfahren zur Inline-Compoundierung im Spritzgießprozess. Das Spritzgießen eignet sich als hocheffizientes Fertigungsverfahren für Industriezweige wie die Automobilindustrie für die Herstellung von Großserienbauteilen. Anwendung finden beim Spritzgießen unter anderem langglasfaserverstärkte Thermoplaste (LFT), die hervorragende gewichtsspezifische, mechanische Eigenschaften zur Herstellung von Gehäusen oder Strukturbauteilen haben. Aufgrund der unvermeidbaren Faserverkürzung durch die Schneckenrotation ist das Werkstoffpotential jedoch nicht vollständig nutzbar. Außerdem sind LFT deutlich teurer als unverstärkte Materialien, obwohl die Fasern als Füllstoffe bedeutend günstiger sind als das Matrixpolymer. Das vorgestellte Inline-Compoundierverfahren im Spritzgießprozess reduziert die Faserverkürzung und bietet dem Verarbeiter von LFT die Möglichkeit zur Reduzierung von Materialkosten.

Heidestraße 5, 53340 Meckenheim, Warburger Straße 100, 33098 Paderborn

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Institut Arenz GmbH, Meckenheim

Kunststofftechnik Paderborn

www.Arenz-gmbh.de I www.ktp.upb.de

In-line-compounding for Injection Molding

Process engineering development of an in-line compounding in the injection molding process

Kunststofftechnik Paderborn (KTP), together with the manufacturer of extrusion lines and plasticizing units Arenz GmbH, is developing a process for inline compounding in the injection molding process. Injection molding is a highly efficient manufacturing process for industries such as the automotive industry for the manufacture of high volume components. Among others, long glass fiber reinforced thermoplastics (LFT), which have excellent weight-specific mechanical properties for the production of housings or structural components, are used in injection molding. However, due to the unavoidable fiber shortening due to the screw rotation, the material potential cannot be fully utilized. In addition, LFT are significantly more expensive than unreinforced materials, although the fibers as fillers are significantly cheaper than the matrix polymer. The presented in-line compounding process in the injection molding process reduces fiber shortening and offers LFT processors the opportunity to reduce material costs.

Heidestraße 5, 53340 Meckenheim, Warburger Straße 100, 33098 Paderborn

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Lehrstuhl für Carbon Composites der Technischen Universität München; Barthels-Feldhoff GmbH & Co. KG; Körting Nachf. Wilhelm Steeger GmbH & Co. KG; ark Industrie AG

www.lcc.mw.tum.de, maidl@lcc.mw.tum.de

Integriertes Sensorsystem zur Überwachung des Flechtprozesses

Das Flechtenverfahren ist ein hochautomatisierter Prozess für die Produktion von technischen Textilien oder die direkte Herstellung von meist rohrförmigen Preforms aus Carbonfasergarnen. Die Qualität der Geflechte und die Stabilität des Flechtprozesses können jedoch durch Produktionsfehler negativ beeinflusst werden. Diese können zu Maschinenstillstand und Materialausschuss führen, was die Maschinenproduktivität senkt und Zusatzkosten für Fehlerursachensuche und Fehlerbeseitigung verursacht.

Das neu entwickelte, modulare Sensorsystem ist nun in der Lage, Ausschussraten und Maschinenstillstandszeiten von Flechtmaschinen durch eine automatisierte Überwachung der gesamten Flechtprozesskette erheblich zu reduzieren. Für den vorgelagerten Umspulprozess wurden zwei Konzepte entwickelt, Fehlerursachen von vornherein zu vermeiden. Falls ein Fehler dennoch nicht vermieden werden kann, wurden fünf Messprinzipien erarbeitet, Fehler während des Flechtens zu erkennen, bevor sie sich im Produkt manifestieren. Für eine schnelle Fehlerursachensuche wird dem Maschinenbediener die Position der Fehlerursache in der Flechtmaschine über ein Lichtsignal angezeigt.

TUM Lehrstuhl für Carbon Composites | Boltzmannstr. 15 | 85748 Garching bei München

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Chair of Carbon Composites at Technical University of Munich, Barthels-Feldhoff GmbH & Co. KG, Körting Nachf. Wilhelm Steeger GmbH & Co. KG, ark Industrie AG

www.lcc.mw.tum.de, maidl@lcc.mw.tum.de

Integrated Sensor System for Monitoring the Braiding Process

Braiding is a highly automated process for the production of technical textiles or the direct manufacture of predominantly tubular preforms directly from carbon fiber yarns. The quality of the braids and the stability of the process may however be negatively influenced by production defects. Since these defects can cause material waste and machine downtime, machine productivity is reduced and additional costs for error cause analysis and error correction time arise.

The newly developed modular sensor system is now capable of substantially reducing scrap rates and machine downtime of braiding machines by means of an automated monitoring of the whole braiding process chain. Two concepts were developed in order to prophylactically avoid error causes during the upstream rewinding step. Moreover, if a defect cannot be avoided, five measurement principles were established for detecting defects during the braiding step as early as possible before they manifest in the product. In order to ensure a quick error cause analysis, the position of the error cause in the braiding machine is indicated to operating personnel by a light signal.

TUM Chair of Carbon Composites | Boltzmannstr. 15 | 85748 Garching near Munich

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Konsortium: Leibniz-IPF, Fraunhofer-IWU, SIRRIS

www.ipfdd.de, www.iwu.fraunhofer.de, www.sirris.be, spickenheuer@ipfdd.de, scheffler@ipfdd.de, Rico.Haase@iwu.fraunhofer.de, Didier.Garray@sirris.be

TFP zur kosteneffizienten Herstellung von faserverstärkten 3D-Thermoplastverbundbauteilen

Die Technologieentwicklung zur Herstellung variabelaxialer 3D-Faserkunststoffverbund (FKV)-Bauteile beruht auf der Nutzung der Tailored Fiber Placement (TFP)-Technologie und der inkrementellen Blechumformung (IBU). Abgebildet wurde die vollständige Prozesskette der Verbundherstellung, angefangen bei der Materialentwicklung. Erstmalig wurden hierzu am IPF Glasfasern simultan mit den Hochleistungskunststoffen PBT bzw. PPS zu Hybridgarnen mit angepasster Schlichte gesponnen. Um die mechanischen Eigenschaften der FKV-Bauteile mit komplexer, räumlich gekrümmter Geometrie voraussagen zu können, wurde eine bestehende Methode zur Erstellung hochgradig anisotroper, numerischer Simulationsmodelle weiterentwickelt. Ausgehend von einem ebenen TFP-Ablagemuster können nun erstmalig automatisiert räumlich gekrümmte FE-Simulationsmodelle mit lokal angepasster Dickenverteilung und Faserorientierung erstellt werden. Dank der inkrementellen Blechumformung am IWU entstanden unter minimalem Material- und Energieeinsatz leichte metallische Formschalen, die zur Konsolidierung genutzt wurden. Die Entwicklung zur Konsolidierung der komplexen Bauteilgeometrien erfolgte bei SIRRIS, wobei teilweise unter Druck, Vakuum und Temperatur in einem Autoklaven, teilweise nur unter Nutzung von Vakuum und Temperatur in einem Ofen gearbeitet wurde. Als Bauteildemonstratoren wurden neben einer Sattelgeometrie der Leichtbauhocker L1 sowie ein Fußprothesenschaft hergestellt.

Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Hohe Straße 6, 01069 Dresden, Germany Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Reichenhainer Straße 88, 09126 Chemnitz, Germany Sirris - Collective centre of the Belgian technology industry, Rue Bois Saint-Jean 12, 4102 Seraing, Belgium

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Consortium: Leibniz-IPF, Fraunhofer-IWU, SIRRIS

www.ipfdd.de, www.iwu.fraunhofer.de, www.sirris.be, spickenheuer@ipfdd.de, scheffler@ipfdd.de, Rico.Haase@iwu.fraunhofer.de, Didier.Garray@sirris.be

Tailored fiber placement for thermoplastic composites using a cost-effective process route

The technology development for the production of variable-axial 3D fiber composite components is based on the use of Tailored Fiber Placement (TFP) technology and Incremental Sheet metal Forming (ISF). The complete process chain of composite production, starting from material development, was considered. For the first time, glass fibers were spun at IPF simultaneously with the high-performance thermoplastics PBT and PPS to form hybrid yarns with adapted sizings. In order to be able to predict the mechanical properties of fibre-reinforced composite components with complex, spatially curved geometry, an existing method for creating highly anisotropic numerical simulation models was further developed. Starting from a flat TFP deposit pattern, spatially curved FE simulation models with locally adapted thickness distribution and fiber orientation can now be created automatically for the first time. Thanks to the incremental sheet metal forming at IWU, light metallic forming shells were created with a minimum of material and energy, which subsequently were used for component consolidation. The consolidation process was developed by SIRRIS. The complex component geometries were consolidated partly under pressure, vacuum and temperature in an autoclave, partly only utilizing vacuum and temperature in an oven. In addition to the saddle geometry, the lightweight stool L1 and a foot prosthesis socket were produced as demonstrator components.

Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Hohe Straße 6, 01069 Dresden, Germany Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Reichenhainer Straße 88, 09126 Chemnitz, Germany Sirris - Collective centre of the Belgian technology industry, Rue Bois Saint-Jean 12, 4102 Seraing, Belgium

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M&A Dieterle GmbH Maschinen- und Apparatebau, Ottenbach

www.ma-dieterle.de, composites@ma-dieterle.de

Handlaminiergerät

Einfaches und flexibles Werkzeug zur lokalen Tapeverstärkung Durch den gänzlich neuen Ansatz den Tapeableger auf ein handliches und einfach zu bedienendes Gerät zu komprimieren, entstehen völlig neue Einsatzbereiche für die lokale Tapeverstärkung. Das Gerät verfügt über die Funktionen: Tape Vorschub, Heizen und Schneiden. Das DU-Tape kann mit jeder Orientierung und in mehreren Lagen auf das Bauteil laminiert werden. Durch die geringeren Investitions- und Prozesskosten wird die Tapeverstärkung auch für Produkte in kleiner Stückzahl rentabel. Das Gerät wurde für ein Orthopädieprojekt entwickelt: Individuell auf den Patienten angepasste 3D-gedruckte Orthesen diese werden durch Tapeablage an kritischen Pfaden verstärkt. Es bedarf keine bauteilabhängige Programmierung des Ablegeprozesses. Jeder kann sofort mit dem Gerät ablegen. Gefördert vom BMBF: KMU innovativ Medizintechnik / 3DPrint2Fiber

M&A Dieterle GmbH - Neuhofstr. 26 - DE 73113 Ottenbach

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M&A Dieterle GmbH Maschinen- und Apparatebau, Ottenbach

www.ma-dieterle.de, composites@ma-dieterle.de

Manual Lamination Tool

Simple and flexible tool for local fiber reinforcements Novel local fiber reinforcement applications become possible by a manual tool that is simple in design and handling. It offers the basic functions: tape dispensing, heating and cutting for UD Tape lamination to a substrate. The investment cost are low compared to conventional tape placement machines like robots. It is therefore great to reinforce individualized products or for repairs. One example is the local reinforcement of patient specific 3D printed orthesis. In orthopaedic shops or in the field, local reinforcement can be patient-specifically applied. Thereby improving material properties like stiffness and saving cost. The device can be easily operated by technicians and no sophisticated programming and know-how is needed. A simple handheld tool, for local fiber tape lamination - in any orientation and number of layers as is needed. This development was funded by BMWF: KMU innovativ med tech with the project acronym 3DPrint2Fiber.

M&A Dieterle GmbH - Neuhofstr. 26 - DE 73113 Ottenbach

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Neue Materialien Bayreuth GmbH

www.nmbgmbh.de; info@nmbgmbh.de

Thermoplastische Sandwich-Strukturen mit in-situ hergestelltem Partikelschaumkern

Als Leichtbau- und Isolationslösungen für elektrisch angetriebene Fahrzeuge bieten thermoplastische Sandwichstrukturen einen ganzheitlichen, hoch-integrierten Ansatz. Die Prozesstechnologie des in-situ Partikelschaum-Sandwiches erlaubt erstmalig die One-Shot-Herstellung von faserverstärkten Sandwichbauteilen mit einem komplex 3D-geformten Kern in kurzen Zykluszeiten (< 3 min) mit einem mechanisch optimalen Formschaum (homogene Zellstruktur durch Entfall des Thermoformens) und < 2 % Materialverlust bei der Schaumherstellung mit geringsten Kerndichten von ca. 50 bis 200 kg/m3. Der Prozess kommt ohne zusätzliche Hilfsmittel wie Fügeschichten oder Adhesives aus. Daraus resultiert eine hervorragende Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und Recyclingfähigkeit. Die Herstellung von Sandwichstrukturen durch in-situ Formschäume kann neben der Anwendung in der Automobil-industrie für verschiedenste Anforderungen der Bau-, Möbel-, Transport- und Luftfahrtindustrie eingesetzt werden. Der Prozess ist für eine große Bandbreite an Materialien wie etwa Polypropylen (PP), Polyethylenterephtalat (PET), Polymethacrylimid (PMI) und Polysulfon (PES) geeignet.

Neue Materialien Bayreuth GmbH, Gottlieb-Keim-Straße 60, 95448 Bayreuth

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Neue Materialien Bayreuth GmbH

www.nmbgmbh.de; info@nmbgmbh.de

Thermoplastic sandwich structures via in-situ molding of bead foam core

Thermoplastic sandwich structures are a holistic, highly integrated solution for novel electric cars, as they combine minimum weight, high stiffness and at the same time excellent thermal insulation. The novel processing technology of in-situ molding of the bead foam core allows for the first time the one-shot production of sandwich parts with fiber reinforced face sheets and a complex 3D shaped core within short cycle times below 3 min and less than 2 % loss of material during the foam production. Lowest core densities of about 50 to 200 kg/m3 can be realized. The core exhibits homogenous cell structure as no thermoforming process is needed, which is beneficial for the mechanical properties. The process runs without any auxiliary supplies like sealing layers or adhesives. This leads to an excellent economic efficiency, sustainability and recyclability. Besides the automotive industry, the production of sandwich structures by in-situ bead foaming can be used for applications in the construction, furniture, transportation and aviation industry. The process is suitable for a wide range of materials, among them polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polymethacrylimide (PMI) and polysulfone (PES).

Neue Materialien Bayreuth GmbH, Gottlieb-Keim-Straße 60, 95448 Bayreuth

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Polyscope Polymers Niederlande

www.polyscope.eu; salessupport@polyscope.eu

Renault Scenic Sonnendach-Rollomodul

Erstmals ist es gelungen, bei Rollo-Führungsschienen eines Schiebedachs Aluminium durch thermoplastische Composites zu ersetzen. Durch die Konstruktion werden Dicke, Gewicht und Betriebsgeräusche des Moduls verringert. Darüber hinaus wird die Systemfunktion optimiert, Montagekosten und Arbeitsschritte lassen sich reduzieren. Die Insassen profitieren von einer größeren Kopffreiheit und einem breiteren Blickwinkel durch die Scheibe. Die Verbundschienen werden im Spritzgussverfahren aus glasfaserverstärktem SMA-Verbundwerkstoff (Styrol-Maleinsäureanhydrid) hergestellt, um eine hohe Maßgenauigkeit, enge Toleranzen und eine gute Steifigkeit und Festigkeit zu gewährleisten. Gleichzeitig garantiert ein Polyurethan-Strukturkleber (PUR) eine ausgezeichnete Verbindung zu Unterkonstruktionen aus Metall und Glas. Wo Automobilhersteller für die Montage von Schiebedach-Subkomponenten bislang zusätzliche Zeit und Arbeit aufwenden mussten, bevor das System auf der Montagelinie an der Fahrzeugoberseite verbaut werden konnte, kommt nun ein zuvor getestetes Modul zum Einsatz, das von einem Roboter in nur einem Schritt installiert werden kann. Acht Teile werden in einem Serienwerkzeug hergestellt, das Schienen für Standardmodelle (5-sitzige Limousinen) oder längere Fahrzeuge (7-sitzige Kombis) formen kann. Das Marktpotenzial dieser Innovation ist groß, wenn man bedenkt, dass die Anwendung sehr gut auf die Schiebedachmodule anderer Fahrzeuge übertragbar ist und die Kosten für Schiebedachsysteme und verbundene Werkzeuge erheblich senken würde und dies ohne Kompromisse bei Qualität, Passgenauigkeit und optischer Erscheinung.

Prins de Lignestraat 28, 6161CZ, Geleen, Niederlande

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Polyscope Polymers The Netherlands

www.polyscope.eu; salessupport@polyscope.eu

Renault Scenic- Sunroof Roller Blind Module

This is the first time that thermoplastic composites have successfully replaced aluminum for sunroof

Additionally, it optimizes system function and reduces assembly costs and steps. Passengers enjoy more space above their heads and a wider angle of vision through the glass panel. The composite rails are injection molded from glass-reinforced SMA (styrene maleic anhydride) composite to achieve precise dimensions, tight tolerances, good stiffness and strength, and excellent bonding to metal and glass substructures via a polyurethane (PUR) structural adhesive. Where before, automakers required additional time and labor to finish assembling sunroof subcomponents before mounting the system to the top of the vehicle on the assembly line, now a pretested module arrives ready to install robotically in a single step. Eight parts are produced in one family tool that can mold rails for either standard (5-seat sedan/saloon) or long (7-seat estate/wagon) models of a car. The market potential of this innovation is high, considering the application is very translatable to other vehicle sunroof modules and would provide significant cost and tool savings to sunroof systems without compromising quality and fit and finish.

Prins de Lignestraat 28, 6161CZ, Geleen, The Netherlands

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Reichenbacher Hamuel GmbH Dörfles-Esbach

www.reichenbacher.de; info@reichenbacher.de

Maßnahmen zur frühzeitigen Vermeidung kritischer CFK/GFK-Stäube während des Bearbeitungsprozesses (Zerspanung).

Die Intention des Ansatzes ist die Verknüpfung von Gesundheitsschutz und Sicherstellung der Prozesssicherheit durch komplexe durchgängige Simulationsmethodik und die damit verbundenen industrielle Umsetzung in einem wirtschaftlichen Zeit- und Kostenrahmen. Der Interessent stellt sein gewünschtes, zu fertigendes Bauteil als 3D-Daten-Modell zur Verfügung. Mittels Fertigungssimulationen werden die kritischen Bearbeitungspunkte ermittelt, welche zu einer erhöhten Staub- und Partikelbelastung führen können. Diese Informationen werden direkt im Anschluss in gekoppelte Strömungssimulationen mit Partikelbeschreibung überführt. Mit Hilfe dieser wird nun die entsprechende variable Lufttechnik berechnet, die gerade diesen kritischen Bearbeitungspunkten Rechnung trägt. Somit kann durch einen durchgängigen virtuellen Prozess die Einhaltung von Grenzwerten zum Gesundheitsschutz (z. B. MAK) bereits in der frühen Produktphase beurteilt werden. Weiterhin kann die Prozesssicherheit im Hinblick auf das Bearbeitungsergebnis und eine hohe Maschinenverfügbarkeit dadurch deutlich verbessert werden.

Rosenauer Straße 32, D-96487 Dörfles-Esbach

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Reichenbacher Hamuel GmbH Dörfles-Esbach

www.reichenbacher.de; info@reichenbacher.de

Measures for the early avoidance of critical CFC/GFRP dusts during the machining process.

The intention of the approach is the combination of health protection and ensuring process reliability through complex, integrated simulation methodology and the associated industrial implementation in an economic time and cost framework. The interested party provides his desired component to be manufactured as a 3D data model. Using manufacturing simulations, the critical processing points are determined, which can lead to an increased dust and particle load. This information is then transferred directly into coupled particle simulation flow simulations. Subsequently the parameters for the corresponding variable air technology are calculated which takes into account precisely these critical processing points. Thus, through a consistent virtual process, necessary measures for compliance with occupational health and safety standards (e.g., MAK in Germany) are assessed early in the development phase of a machining solution. Furthermore, the process reliability is drastically improved with regard to the processing result and significantly higher machine availability.

Rosenauer Straße 32, D-96487 Dörfles-Esbach

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thoenes®

www.thoenes-solutions.com; peter.schneider@thoenes-solutions.com

Kontinuierlicher Blasformprozess zur Herstellung von Leichtbautragwerken aus Hybridgarngeflechten

thoenes® hat eine neuartige modulare Prozesskette zur wirtschaftlichen Herstellung funktionaler Faser-Thermoplast-Verbund- (FTV-) Tragwerksprofilstrukturen entwickelt, technologisch umgesetzt und erfolgreich erprobt. In Kombination mit lastangepassten Verbindungselementen steht nun ein modulares Baukastensystem zur Verfügung, bei dem mit nur geringen konstruktiven oder fertigungstechnischen Modifikationen Tragelemente für verschiedene Anwendungsbereiche umgesetzt werden können. Die wesentlichen und innovativen Glieder der Prozesskette sind eine Preform-Station zur automatisierten Herstellung mehrlagiger Flecht-Preformen auf multifunktionalen thermoplastischen Linern, eine modulare Konsolidierungsstrecke zur effizienten Herstellung von FTV-Hohlprofilen aus Hybridgarnen sowie eine Umform-Station zur materialgerechten Integration metallischer Lasteinleitungselemente. Damit ist erstmalig die kontinuierliche Fertigung von theoretisch unbegrenzten Profillängen möglich. Die Entwicklung erfolgte gemeinsam mit dem Institut für Leichtbau- und Kunststofftechnik der TU Dresden und wurde im Rahmen des EFRE Programms von der Sächsischen Aufbaubank gefördert.

thoenes® Dichtungstechnik GmbH, Zeppelinstraße 1, 01665 Klipphausen

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thoenes®

www.thoenes-solutions.com; peter.schneider@thoenes-solutions.com

Continous Blow Moulding

thoenes® developed a new modular process for economical production of thermoplastic-fiber-compounds. The realized and proven process enables the production of lightweight profile structures. In combination with customized coupling elements a construction kit is available. Several use cases can be served by small adaption of process parameters and mold construction. The innovations of the process chain are the preform-station for automated production of braided multilayer preforms on multifunctional thermoplastic liner and a modular impregnation line. With these components an efficient production of fiber reinforced-thermoplastic-hollow-profiles based on hybrid yarns is developed. Also a station for integration of coupling elements is tested. The development enables a continuous production of theoretically endless hollow profile structures. The development was a cooperation with the Institute of lightweight engineering and polymer technology of the TU Dresden and was supported by Sächsische Aufbaubank (SAB) as a part of the EFRE program.

thoenes® Dichtungstechnik GmbH, Zeppelinstraße 1, 01665 Klipphausen, Germany

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Fachgebiet Keramische Werkstoffe der Technischen Universität Berlin

www.keramik.tu-berlin.de; mathias.czasny@ceramics.tu-berlin.de

Additive Fertigung von Faserverbundwerkstoffen mit endlosen Kohlenstofffasern

Am Fachgebiet Keramische Werkstoffe der Technischen Universität Berlin wurde ein neuartiges Verfahren zur additiven Fertigung von Verbundwerkstoffen mit endlosen Kohlenstofffasern untersucht. Hierbei wurde ein neues Druckkopfdesign erforscht, welches die Kohlenstofffasern im Druckkopf mit einer PA6-Schmelze infiltriert. Das Druckkopfdesign wurde zum Patent angemeldet. Untersuchungen ergaben Biegefestigkeiten von bis zu 550 MPa, einem Biegemodul von ca. 40 GPa und einem Faservolumengehalt von 30-35 %. Die additive Fertigung bietet große Vorteile für die automatisierte Herstellung von Faserverbundwerkstoffen. So wird das Bauteil ohne Werkzeug mit Stützstrukturen auf einer Druckplattform aufgebaut. Durch weitere Druckköpfe ist ein Multimaterialansatz möglich, wobei die Faserverstärkung vor allem dort eingesetzt wird, wo hohe Festigkeiten nötig sind. Die Nachhaltigkeit ist sehr hoch, da kein Verschnitt beim Einsatz von Kohlenstofffasern auftritt, wie es z. B. bei der Verarbeitung von Organoblechen üblich ist. Aktuell wird an ersten Demonstratoren gearbeitet.

TU Berlin, FG Keramische Werkstoffe, Sekr. BA3; Hardenbergstraße. 40; 10623 Berlin

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Fachgebiet Keramische Werkstoffe der Technischen Universität Berlin

www.keramik.tu-berlin.de; mathias.czasny@ceramics.tu-berlin.de

Additive manufacturing with endless carbon fiber reinforced composites

A new technique for additive manufacturing of composites was investigated at the Chair of Advanced Ceramic Materials at Technische Universität Berlin. The research is based on a new print head design that infiltrates carbon fibers with a PA6 melt within the print head (patent pending). The samples achieve a flexural strength of 550 MPa, flexural modulus of approximately 40 GPa and a fiber volume content of 30-35%. Additive manufacturing offers advantages in the automated production of fiber-reinforced composites. Parts can be manufactured in a tool-less process by using support structures on a print bed. It is possible to use other print heads for multi-material 3D printing. Thereby the composite material is used as a high-strength reinforcement. The process sustainability is very good because there are no cut losses compared to organic sheets. Currently we are working on demonstrators.

TU Berlin, FG Keramische Werkstoffe, Sekr. BA3; Hardenbergstraße. 40; 10623 Berlin

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Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden, Dresden

https://tu-dresden.de; oliver.weissenborn@tu-dresden.de

Innovatives Schäumverfahren

In enger Zusammenarbeit zwischen der Leichtform GmbH (Bernsdorf, Sachsen) und dem ILK der TU Dresden wurde im Rahmen des ZIM-Vorhabens SHAPE ein einstufiges Imprägnierschäumverfahren entwickelt, das zur Herstellung komplex geformter Sandwichverbundstrukturen prädestiniert ist. Die Grundlage dieses Verfahrens bildet die Expansionsreaktion schäumbaren Polyurethans, das direkt zur Imprägnierung und Drapierung textiler Verstärkungshalbzeuge genutzt wird sowie als Basismaterial der Sandwichkernschicht dient. Als Deckschichtmaterialien werden hierbei textile Verstärkungshalbzeuge mit einer thermoplastischen Folie in einem vorgelagerten Film-Stacking-Prozess kombiniert. Diese ermöglichen durch ihre Drapierfähigkeit die Umsetzung endkonturnaher Bauteile mit maßgeschneiderten mechanischen und physikalischen Eigenschaften. Zur Visualisierung des hohen werkstofflichen Potentials konnte eine generische Geometrie mit hoher Komplexität konstruiert und mit dem Imprägnierschäumverfahren im Rahmen einer Kleinstserie für prototypische Demonstratoren erfolgreich umgesetzt werden (vgl. Abbildung).

Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK), Technische Universität Dresden, Holbeinstraße 3, 01307 Dresden

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Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology (ILK), TU Dresden

https://tu-dresden.de; oliver.weissenborn@tu-dresden.de

Novel single-step foaming process

In close collaboration between Leichtform GmbH, an innovative SME located in Bernsdorf (Saxony), and the Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology (TU Dresden), a single-step foaming and impregnation process is developed to manufacture complex-shaped sandwich structures efficiently. Within the project SHAPE, funded by the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, the expansion reaction of polyurethane foam is used to impregnate sandwich top layers and drape them into shapes with high geometrical complexity, such as ribs and concave/convex curvatures. As top layer material serves a combination of textile and thermoplastic foil, which are manufactured using a preliminary film-stacking process. Apart from impregnating the sandwich top layers, the polyurethane foam acts as sandwich core after curing, supporting the load carrying top layers and also having further benefits to the physical properties (thermal insulation, sound absorption) of the entire structure. In order to visualize the high potential of the developed technology, a prototypic structure with high geometrical complexity is manufactured within the context of a small batch series (cf. Figure).

Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology (ILK), Technische Universität Dresden, Holbeinstraße 3, 01307 Dresden

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PuK, TU Clausthal; ITM, TU Dresden

https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/itm david.hoffmann@tu-dresden.de

Schnelle Infiltration textiler Verstärkungshalbzeuge über temporäre Fließkanäle

Ziel des Projekts war die Entwicklung eines simulationsgestützten Verfahrens zur textiltechnischen Integration sich nach der Infiltration schließender temporärer Strömungskanäle in Verstärkungshalbzeuge. Der Fokus war hierbei die deutliche Verringerung der Infiltrationszeit großflächiger Bauteile über eine definierte Einstellung der Permeabilität der textilen Halbzeuge mittels temporärer Fließkanäle. Entscheidend zur Sicherstellung hoher mechanischer FKV-Bauteileigenschaften ist dabei eine homogene Verstärkungsfadenanordnung im FKV-Bauteil, die durch ein temperaturinduziertes Schließen der Kanäle nach Abschluss der Infiltration erreicht werden. Die Projektergebnisse zeigen, dass so, ohne Verwendung von Fließhilfen, die Infiltrationszeiten um bis zu 50 % gesenkt werden können. Die Projektergebnisse schaffen somit die Voraussetzungen für eine schnelle, ressourcenschonende und nachhaltige FKV-Bauteilherstellung mit geringen Taktzeiten und eine deutliche Senkung der Bauteilkosten.

Das IGF-Vorhaben 18315 BG der Forschungsvereinigung DECHEMA wurde über die AiF vom BMWi gefördert.

Institut PuK, TU Clausthal ITM, TU Dresden

Agricolastraße 6, 38678 Clausthal-Zellerfeld George-Bähr-Street 3c, 01069 Dresden

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PuK, TU Clausthal; ITM, TU Dresden

https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/itm david.hoffmann@tu-dresden.de

Rapid infiltration of textile reinforcement semi-finished products via temporary flow channels

The aim of the project was the development of a simulation-supported process for textile integration temporary flow channels into reinforcing semi-finished products that are being closed after infiltration. The focus was the significant reduction of the infiltration time of large-area components by a defined adjustment of the permeability of the textile semi-finished products by means of temporary flow channels. To ensure high mechanical FRP component properties, a homogeneous reinforcement thread arrangement in the FRP component is crucial, which is achieved by temperature-induced closing of the channels after infiltration. The project results show that the infiltration times can be reduced by up to 50 % without the use of flow aids. The project results thus create the prerequisites for fast, resource saving and sustainable FKV component production with low cycle times and a significant reduction in component costs.

The IGF project 18315 BG of the research association DECHEMA was funded by the BMWi via the AiF.

Institut PuK, TU Clausthal ITM, TU Dresden Agricolastraße 6, 38678 Clausthal-Zellerfeld George-Bähr-Street 3c, 01069 Dresden

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Über die AVK�

Die AVK Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. ist der deutsche Fachverband für Faserverbundkunststoffe/Composites und vertritt die Interessen der Erzeuger und Verarbeiter auf nationaler und europäischer Ebene.

Das Dienstleistungsspektrum umfasst u. a. Facharbeitskreise, Seminare und Tagungen sowie die Bereitstellung von marktrelevanten Informationen (www.avk-tv.de).

National ist die AVK einer der vier Trägerverbände des GKV Gesamtverband Kunststoffverarbeitende Industrie und international Mitglied im europäischen Composites-Dachverband EuCIA European Composites Industry Association.

Die AVK ist Gründungsmitglied von Composites Germany.

AVK IHR COMPOSITES NETZWERK AVK your composites network

AVK Industr ievere in igung Verstärkte Kunsts tof fe

Am Hauptbahnhof 10

D-60329 Frankfurt am Main

Tel.: +49 (0) 69 / 27 10 77 - 0

Fax: + 49 (0) 69 / 27 10 77 - 10

info@avk-tv.de

www.avk-tv.de