Magazine September 2010

Aktuelle Informationen aus der textilen Welt

Textiltechnik macht das Leben leichter

Erschließen Sie neue Potenziale rund um Composites

Faserverbundkunststoffe, sogenannte Composites, sind auf dem Vormarsch – und nicht selten bestehen sie aus Glas-, Carbon- oder Aramidfasern auf Basis von Verstärkungstextilien. Mit Groz-Beckert und dem neuen Technologie- und Entwicklungszentrum (TEZ) stehen Textilmaschinenbauern und Anwendern neue Möglichkeiten offen, um die Potenziale auf diesem Zukunftsmarkt voll ausschöpfen zu können.

Impulse von Groz-Beckert

Composites eignen sich grundsätzlich für verschiedenste Anwendungsbereiche des Leichtbaus: in der Luft- und Raumfahrt, im Bootsbau und der Sportindustrie, im allgemeinen Maschinenbau und in der Automobilindustrie. In der Luftfahrtindustrie ist der Bedarf an Composites im Laufe der letzten Jahrzehnte stetig gestiegen: Der Anteil des Strukturgewichts von Passagierflugzeugen wie zum Beispiel der A320-Familie, die in den 1980er-Jahren entwickelt wurde und heute mit über 30 Einheiten pro Monat gefertigt wird, beträgt ca. 10%. Das in 2007 erstmals in Dienst gestellte Großraummodell A380 hat dagegen schon einen Anteil von über 25%. Der Militärtransporter A400M, der in 2009 seinen ersten Testflug erfolgreich absolvierte, wird einen Strukturgewichtsanteil an Composites von ca. 30% aufweisen. Und bei den beiden neuen zivilen Flugzeugtypen Boeing B787 und Airbus A350XWB, die in den nächsten Jahren in Betrieb gestellt werden, sind bereits Quantitäten von über 50% zu erwarten. Im zivilen Hubschrauberbau ist dieser Level bereits seit den 1990er-Jahren erreicht. So nutzt das Eurocopter-Modell EC135 schon seit 1994 Composites mit deutlich mehr als der Hälfte seines Strukturgewichts. Beim militärischen Transport-Hubschrauber Eurocopter NH90 werden sogar ca. 90% verwendet.

Dagegen spielen die Composites in der Automobilindustrie in hoch belasteten Strukturbauteilen bisher noch keine vergleichbare Rolle. Grund dafür sind die verhältnismäßig hohen Kosten und die verfahrensspezifischen Beschränkungen – speziell für Fahrzeuge der mittleren oder Großserie. Dies soll sich in Zukunft ändern und hierfür werden europäische und insbesondere deutsche Forschungsinstitute und Unternehmen einen wichtigen Beitrag leisten. Sowohl in Nord- als auch in Süddeutschland haben sich nationale und internationale Institute und Unternehmen unterschiedlicher Fachrichtungen zusammengeschlossen und arbeiten im CFK-Valley Stade e.V. bzw. dem Augsburger Carbon Composite e.V. an der Weiterentwicklung aller Verfahren und Technologien von der Faser über das Textil bis hin zur Fertigung und Montage von Composite-Bauteilen. An beiden Standorten werden derzeit Forschungszentren errichtet, in denen sich Institute des DLR und der Fraunhofer-Gruppe ansiedeln.

Ziel der Arbeiten: Composites sollen in Zukunft auch in Großserien wirtschaftlich einsetzbar sein. Dies gilt nicht nur für die wachsende Luftfahrt- oder die Automobilindustrie, sondern auch für den allgemeinen Maschinenbau oder den noch effizienteren Einsatz von Composites bei der Produktion von Windkraftanlagen. Eine wesentliche Fragestellung ist die wirtschaftliche Herstellung der Verstärkungsstrukturen als sogenannte Preforms (Vorformlinge). Diese Preforms müssen mit möglichst wenig Abfall, insbesondere bei der Verarbeitung von teuren Carbonfasern, möglichst endkonturnah und automatisierbar hergestellt werden, um eine ausreichende Wirtschaftlichkeit für Großserienproduktionen zu gewährleisten. Aufwendige und abfallintensive Schneid- oder Drapierarbeiten sollen vermieden oder auf ein Minimum reduziert werden. Hier ist die Textilindustrie gefordert. Denn sollten keine entsprechenden textilen Lösungen entwickelt werden, könnten sich andere nicht-textile Lösungen früher oder später durchsetzen und die Textiltechnik verdrängen – etwa durch das Ablegen von Fasertapes (Tow-Fiber-Placement) mithilfe von Robotern oder Portalanlagen. Groz-Beckert bietet seine Unterstützung bei der Entwicklung von textilen Lösungen an. Das Angebot richtet sich sowohl an Endanwender als auch an industrielle oder institutionelle Zulieferer in der textilen Wertschöpfungskette.

Als Plattform für eine solche Zusammenarbeit wurde von Groz-Beckert das Technologie- und Entwicklungszentrum (TEZ) gebaut, das am 16. und 17. Juli 2010 offiziell eingeweiht wurde. Im Rahmen der Eröffnung wurden die Möglichkeiten von Composites unter anderem von drei Groß-Demonstratoren eindrucksvoll dargestellt:

  1. Ein DLR-Fluzeug-Rumpfsegment zeigt eine denkbare Möglichkeit, einen Flugzeugrumpf aus Composites zu fertigen – so wie es Boeing und Airbus in den Flugzeugen B787 bzw. A350XWB in ähnlicher Weise umsetzen.

  1. Die A400M-Cargo Door von Premium Aerotec: Die stringerverstärkte Außenschale der Frachttür aus verwirkten Multiaxialgelegen ist mit ca. 7 m x 4 m eines der größten Luftfahrt-Bauteile, das – als integrierte stringerverstärkte Schale im Infusionsprozess – „in einem Schuss“ in Serie gefertigt wird.

  1. Ein Segelboot der Libera-Klasse mit Composite-Rumpf.

Neue Potenziale

Mit der Eröffnung des TEZ verbindet sich folgende Aufforderung an alle Partner in der Textilindustrie und auch an die Endanwender textiler Lösungen: Nutzen Sie die neuen Möglichkeiten! Groz-Beckert bietet Ihnen an, Sie mit Netzwerkpartnern, Zulieferern und Kunden zusammen zu bringen, um spezifische textile Lösungen zu erarbeiten.

Neben den gemeinsam nutzbaren Büros ist das TEZ dafür mit einem gut ausgestatteten Werkstofflabor und mit unterschiedlichen Technika ausgestattet. Dort befinden sich diverse Textilmaschinen (Web- und Webereivorbereitungsmaschinen, Strick- und Wirkmaschinen, Vliesstoffanlagen, Tuftinanlagen, Stick- und Nähanlagen, etc.), die mit Werkzeugen und Systemteilen von Groz-Beckert ausgestattet sind und für Entwicklungen und Versuche genutzt werden können – natürlich nicht nur für Composites.