Problemlage

Faserverstärkte Kunststoffe (FVK), speziell kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK), gelten als ein Hochleistungs­werkstoff der Zukunft. Medienwirksame Großprojekte, wie die BMW i-Modelle mit kompletter CFK-Karosserie oder die Boeing 787 bzw. den Airbus A350 mit mehr als 50 % CFK-Anteil, beschleunigen den Entwicklungsprozess. Dabei stehen der rasant steigenden Nachfrage, mit Wachstumsraten von 17 % pro Jahr, keine geeigneten Produktionsanlagen für die spanende Bearbeitung gegenüber. Werkzeugmaschinen sind hinsichtlich Genauigkeit und Steifigkeit überdimensioniert und bieten ein unzureichendes Kosten-Nutzen-Verhältnis. Roboter hingegen sind kostengünstiger und liefern zugleich eine große Flexibilität, jedoch mit zu großen Einschränkungen der Produktivität aufgrund der geringen Steifigkeit. Darüber hinaus sind der Schutz des Arbeitsraums und die gezielte Abführung von Spänen nicht standardisiert, sondern werden bisher projektspezifisch als Sonderlösung entwickelt. Erste Untersuchungen zeigen, dass durch eine Kombination von Werkzeugmaschinen- und Robotertechnologien ein geeignetes Maschinenkonzept entwickelt werden kann.

Verbundprojektziel

Ziel des beantragten Vorhabens ist die erstmalige Entwicklung, Erforschung und Demonstration einer effizienten, intelligenten und kostengünstigen Produktionsanlage zur Bearbeitung von FVK- bzw. Multimaterial-Werkstücken mittels einer Kombination von Werkzeugmaschinen- und Robotertechnologien mit weiterentwickelten Einzelsystemen und einer integrierten Betrachtung dieser in der Gesamtanlage. So können durch intelligente Regelungskonzepte für die Absaugung und den Einsatz von Leichtbaumaterialien in der Maschinenstruktur 25 % Energiekosten gegenüber heutigen Werkzeugmaschinen eingespart werden. Außerdem werden durch die Optimierung der Konstruktion die Maschinenkosten um über 25 % reduziert, um die Herstellung von Bauteilen aus FVK wettbewerbsfähig und großserientauglich zu gestalten.

 

Gefördert vom BMBFBetreut vom PTKA