Derzeit ist die Produktion von duromeren CFK-Werkstoffen geprägt von langen Taktzeiten, bedingt vor allem durch lange Aushärtezeiten. Der hohe Energieverbrauch trägt zu den insgesamt hohen Produktionskosten von CFK-Bauteilen einen weiteren Anteil bei.
Dies widerspricht den Anforderungen der Automobilindustrie an die CFK-Produktion: Gefordert werden Produktionszeiten von wenigen Minuten pro Bauteil sowie eine insgesamte Kostenreduktion, um den Werkstoff in der Serienproduktion konkurrenzfähig zu machen.
Grund genug, um ein Projekt aufzusetzen, das sich dieser Thematik annimmt: MAI Speed will eine Reduktion der Produktionszeiten und -kosten von duromeren CFK-Werkstoffen erzielen.
Meilensteine auf dem Weg dahin sollen neue duromere C-Faser/Schlichte/Matrix-Systeme für den RTM-Prozess sein, dazu eine Verdopplung der textilen Verarbeitungsgeschwindigkeit, die Oberflächenmodifizierung der C-Fasern sowie die Entwicklung funktionaler Schlichten. Bei der Herstellung der CFK-Bauteile wird eine Halbierung der Formfüll- und Aushärtezeit angestrebt, dazu die Entwicklung schnellhärtender duromerer Harz-Systeme und als Ziel eine mit herkömmlichen Faser/Schlichte/Matrix-Systemen vergleichbare oder verbesserte mechanische Performance des Composites.
Zur Erhöhung der textilen Verarbeitungsgeschwindigkeit ist eine Oberflächenmodifizierung der C-Fasern im Blickpunkt eines Arbeitspakets. Dies soll durch einen innovativen Aktivierungs- und Beschichtungsprozesses mittels Plasma zur gezielten Funktionalisierung der C-Faser-Oberfläche sowie der Entwicklung entsprechend funktionaler Schlichten möglich gemacht werden. Ziel ist es hierbei, die Benetzung der Fasern mit Schlichte zu optimieren, die Anhaftung zwischen Fasern und Schlichte zu erhöhen, den Schlichteabtrag bei textiler Verarbeitung zu reduzieren und die Reibung zwischen Faser und verarbeitender Maschine zu vermindern.
Um die Formfüllzeit des Harzes zu vermindern sollen neue Harzsysteme mit geringerer Viskosität und verlangsamtem Viskositätsanstieg entwickelt werden. Darüber hinaus ist eine an die Matrix angepasste Funktionalisierung der Schlichte für verbesserte Benetzung der Fasern mit Harz geplant. Auch die Zusammensetzung des Harzes soll für eine schnellere und bessere Durchtränkung optimiert werden.
Insgesamt gibt es sechs Arbeitspakete in MAI Speed, die bis 31. Januar 2015 abgearbeitet werden sollen. Das Projekt umfasst ein Gesamtbudget von 440.000 Euro und wird zu 60 Prozent von den Industriepartnern getragen.
Über MAI Carbon:
An der Spitzenclusterinitiative MAI Carbon des Carbon Composites e.V. (CCeV) beteiligen sich Unternehmen, Bildungs- und Forschungseinrichtungen sowie unterstützende Organisationen aus der Region München-Augsburg-Ingolstadt. Gründungspartner von MAI Carbon sind die Unternehmen Audi, BMW, Premium AEROTEC, Eurocopter, Voith und die SGL Group, sowie die IHK Schwaben, der Lehrstuhl für Carbon Composites (LCC) der TU München und der CCeV. Alle beteiligten Partner agieren auf dem Technologiefeld Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe, und hier insbesondere auf dem Gebiet der carbonfaserverstärkten Kunststoffe (CFK). Der Schwerpunkt liegt auf den Anwenderbranchen Automobilbau, Luft- und Raumfahrt sowie dem Maschinen- und Anlagenbau.
Hauptanliegen von MAI Carbon ist es, den Werkstoff Carbon für die Serienreife fit zu machen sowie die Region München-Augsburg-Ingolstadt zu einem europäischen Kompetenzzentrum für CFK-Leichtbau auszubauen, das die gesamte Wertschöpfungskette der CFK-Technologie abdeckt und den vertretenen Partnern in der Schlüsseltechnologie CFK zu einer Weltmarkt-Spitzenposition verhilft. Dadurch können bis zu 5.000 neue Arbeitsplätze in der Region geschaffen werden.