Schlüsselfertige Fertigungssysteme: die QSP-Produktionsanlage beginnt zu laufen

Cetim, ein von Carnot zugelassenes mechanisch-technologisches Institut, und IRT Jules Verne kündigen den Beginn der Betriebsphase für zwei Module ihrer Hochgeschwindigkeits-Produktions- Pilotanlagen für Composite an. Das Ziel ist, eine Produktionsanlage – von der Faser zum fertigen Produkt – für Langfaser-Thermoplast-Composite (Glas, Kohlenstoff usw.) und gemischte Composites zu entwickeln.

Start der Produktionsanlage für Verbundteile in hohem Volumen von Cetim

Chalon sur Saône (20. März 2015)

Die beiden neuen Module der Hochgeschwindigkeits-Produktionssteueranlage für Composite sprechen die Bedürfnisse der Automobil- und Luftfahrtindustrie an, haben aber auch breitere Anwendungen, die den ganzen mechanischen Sektor durchdringen: landwirtschaftliche Maschinen, Handlings- und Hebeanlagen, schwere Fahrzeuge, und haben ein geschätztes Budget von 14,7 Mio. €.

Für Christophe Champenois, einen Leiter der Compositestechnik bei Cetim, haben „wir die anspruchsvollsten Spezifikationen in diesem Bereich gewählt, die der Automobilindustrie.

Um den 2020 gültigen Schutznormen gegen Verschmutzung zu entsprechen, müssen die Konstrukteure die Fahrzeugmasse reduzieren; daher ihr Interesse an der Herstellung von Bauteilen aus Compositen.

Wenn sie zusätzliche Kosten von 3 Euro pro Kilogramm akzeptieren, verlangen sie, daß die Fertigungszeit etwa 2 Minuten pro Teil beträgt. Wenn man Berge bewegen kann, kann man Hügel bewegen – so gesehen, sollte der Fortschritt in der Automobilwelt allen Sektoren der Industrie zugute kommen.“

Das System QSP®

Das Ziel ist, eine Produktionsanlage - von der Faser zum fertigen Produkt - für Langfaser-Thermoplast-Composite (Glas, Kohlenstoff usw.) und gemischte Composite zu entwickeln.

Cetim präsentiert das erste System in Betrieb in der Hochgeschwindigkeitsanlage bei Technocampus Composites. Es wurden mit 4,8 Mio. € von Cetim und der Region Pays de la Loire finanziert und dient der Composit Tapelegung. Es basiert auf einer patentierten Technologie, die in Partnerschaft mit drei Maschinenbauspezialisten im Feld der Produktionsverfahren, Pinette, Compose und Loiretech, entwickelt wurde. Das Verfahren wurde als „Quilted Stratum Process“ bezeichnet und produziert montagefertige Teile.

Der „Quilted Stratum Prozess“ ist ein bahnbrechender Ansatz für die Gestaltung und Produktion von Hochleistungs-Thermoplast-Composites und Mehrfachstoffteilen. Dieses neue Konzept erreicht das Ziel der Kombination hoher Leistung, niedriger Kosten und kurzer Zykluszeiten gleichzeitig. Die Partner dieses Projekts erdachten das Konzept vor zwei Jahren und bieten jetzt eine automatische Produktionsanlage an, die zur Entwicklung und Produktion von Industrieprototypen für den Automobil- und Luftfahrtmarkt bereit ist.

„QSP“ produziert Teile, die in einer sehr kurzen Zykluszeit montagebereit sind, für eine Kapazität in hohem Volumen, mit hochwertiger Wiederholgenauigkeit und Festigkeit bei hoher Kosteneffizienz.

„QSP“ bietet folgende Leistungen für Anforderungen der Automobilindustrie:

• Produktion von Teilen variabler Dicke mit maßgeschneiderten Mehrschichtaufbauten
• Verwendung von Mehrfachfasern und Polymeren aus UD- Tapes
• Zykluszeit im Bereich 40 bis 90 Sekunden einschließlich Vorformerstellung, Heizung, Transport und Thermoformung/ Hinterspritzung für hohe Volumina
• Wettbewerbsfähige Produktionskosten mit 5 € eingesparten Kosten pro Kilogramm.

„QSP“ bietet einen wesentlichen Vorteil für Composites gegenüber anderen Lösungen. „QSP“ ist jedoch nicht das Ergebnis eines dogmatischen Materialansatzes. Es gibt dem Ingenieur die Fähigkeit, ein integriertes Mehrstoffteil mit dem richtigen Material am richtigen Platz zu entwerfen.

Die mechanische Analyse zeigt, die örtlichen Bereiche, in denen es einen Widerstand gegen Richtungsabhängigkeit gibt oder nicht, und den Stresspegel:

• Für die Bereiche mit einem hohen Grad an Richtungsabhängigkeit werden die Kohlenstofffasern gewöhnlich verwendet, wenn ein hoher Widerstand oder eine hohe Steifheit benötigt wird, und Glasfasern oder Biobeschaffungsfasern für niedrigere Anforderungen.
• Für die Bereiche ohne Richtungsabhängigkeit können Stähle, Aluminium und Magnesium je nach Stresspegel auch verwendet werden.
• Für die Bereiche, die eine spezifische Funktion erfordern, werden mit Kurzfasern verstärkte Polymere verwendet.

„QSP“ bietet die richtige Lösung an, indem alle diese Anforderungen und Materialien gemischt werden können, um ein optimiertes Ergebnis in Leistung, Kosten und Zykluszeit zu erzielen.

Märkte mit hohem Potential

• Die Verwendung von Compositen, um Bauteile leichter zu machen, wird zu einer vorrangigen Achse für viele Märkte. „QSP“ bringt Verbesserungen für Automobil- und Luftfahrtanwendungen.
• Automotive OEMs und Tier 1 Anbieter suchen nach kostenorientierten Leichtbauteilen aus einem Verfahren mit hoher Produktionsrate.
• Die Luftfahrtindustrie erlebt einen allgemeinen Anstieg der Produktion. Zykluszeit und Produktionskosten werden zu wesentlichen Leistungsindikatoren für jedes Unternehmen des Netzeswerkes.

Weiterhin kann die ganze Industrie Nutzen aus dieser globalen Innovation für Anwendungen wie beispielsweise Kranbau oder Architektur ziehen.

Ein langfristiges Projekt

Das von CETIM eingeleitete Projekt begann Ende 2012 auf der Basis des Konzepts „von Rohstoffen zum Fertigteil“; das Projekt wurde seit Anfang 2013 voll entwickelt. Das komplette Verfahren wurde in parallelen Phasen entwickelt, um die gesamte Pilotanlage mit Betriebsausstattung Anfang 2015 fertigzustellen.

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