Die Neue Materialien Bayreuth GmbH unterstützt das ZIM-Innovationsnetzwerk RE-FIBER für kreislauffähige Faserverbundlösungen

Faserverstärkte Kunststoffe sind als exzellente Leichtbaumaterialien fest etabliert. Ihre nachhaltige Nutzung jedoch ist aufgrund eingeschränkter Recyclingfähigkeit, Einsatz fossiler Rohstoffe und hohem Energiebedarf bei der Herstellung eine große Herausforderung. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) geförderte Netzwerk möchte mit interdisziplinären Partnern aus Industrie und Forschung neue Möglichkeiten für die Herstellung kreislauffähiger FKV-Komponenten erschließen – ökologisch wie ökonomisch tragfähig.

Dabei konzentrieren sich die Projektansätze auf folgende Entwicklungsfelder:

• Material- und Produktentwicklung, die ökologische Anforderungen mit hoher Funktionalität verbindet – durch recyclingfähige Polymermatrixsysteme, biobasierte Materialien und optimierte Werkstoffkombinationen.
• Kreislaufgerechtes Design, das demontagefähige, wiederverwendbare FKV-Strukturen ermöglicht und so die Grundlage für effizientes Recycling und stoffliche Rückführung schafft.
• Innovative Fertigungstechnologien und digitale Tools, die adaptive und additive Verfahren mit KI-gestützten Prozessen kombinieren – zur Automatisierung von Fertigungsabläufen, effizienten Umsetzung individualisierter Leichtbauanwendungen und zur Verbesserung der Erfassung und Auswertung von Nachhaltigkeitsdaten. 

Für die Entwicklung solcher Lösungen bietet der Netzwerkpartner NMB eine komplette Anlagenkette zur Verarbeitung von Faser-Kunststoff-Verbunden:

Die FORCE-Placement-Technologie ermöglicht die Parallelisierung der Prozessschritte Schneiden, Legen und Punktschweißen sowie die Verarbeitung von bis zu zwei verschiedenen Tapes. Dies ermöglicht eine durchschnittliche Legezeit von nur zwei Sekunden pro Tapestreifen bei minimalem Verschnitt. Aufgebaut werden können 2D-Preformen bis zu einer Größe von 1.500 x 1.500 mm. Sowohl Produktionsdaten als auch Medien- und Energieverbräuche werden dabei automatisch erfasst und stehen cloud-basiert für Datenauswertung und maschinelles Lernen zur Verfügung.

Bei der Konsolidierung von thermoplastischen Faserverbundgelegen werden Fasern und Matrix durch Wärme und Druck zu einer dichten, belastbaren Struktur verbunden. Der Prozess ermöglicht eine effiziente und schnelle Fertigung ohne zusätzliche Aushärtungszeiten. Bei FORCE-Con erfolgt die Vorkonsolidierung der Tapelagen kontinuierlich in einer Doppelbandpresse (bis zu 250 °C) mit PTFE-Transportbändern oder diskontinuierlich mittels einer 600 t Hochtemperaturpresse (bis zu 450 °C).

Für das Thermoforming stehen eine 125 t-Laborpresse und eine 600 t-Hochtemperaturpresse mit integriertem Linearhandlingsystem sowie mehreren Infrarot-Heizfeldern zur effizienten Vorwärmung der Halbzeuge zur Verfügung. Zudem besteht die Möglichkeit, das Thermoforming mit Injection Overmolding zu kombinieren, das auf verschiedenen Spritzgießmaschinen umgesetzt werden kann.

Beim Injection Overmolding werden vorgefertigte Faserverbundhalbzeuge in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und mit Kunststoff überspritzt. Durch die Kombination von Thermoforming und funktionaler Umspritzung entstehen hochintegrierte, belastbare Bauteile mit kurzen Zykluszeiten – ideal für effiziente und ressourcenschonende Fertigungsprozesse. Die FORCE-Molding-Technologie repräsentiert eine vollautomatisierte Fertigungszelle, in deren Zentrum eine 2.500 t Spritzpresse mit zwei Spritzeinheiten steht. Zum Aufheizen der Preformen stehen ein Paternoster-Umluftofen sowie mehrere Infrarot-Heizfelder zur Verfügung. Durch einen Roboter und mehrere Linear-Handlingsysteme können die Preformen bzw. Heizfelder flexibel an die einzelnen Positionen bewegt werden. Für das Materialhandling bestehen verschiedene, flexible Greifersysteme. Die Spritzpresse erlaubt die Verarbeitung von Hochtemperaturthermoplasten bei Temperaturen bis 450 °C. Eine Spritzeinheit ist mit einem MuCell®-System zum physikalischen Schäumen von Kunststoffen ausgestattet. 

Mehr zum Innovationsnetzwerk RE-FIBER www.re-fiber.net