Am 3. April 2019 lud das Wissenschaftsteam der Labore Faserverbundtechnik unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Ingo Ehrlich und Laser-Materialbearbeitung unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Stefan Hierl die Projektpartner vom „New Technologies – Research Center“ (NTC) der Westböhmischen Universität Pilsen (Tschechische Republik) zum großen Projekttreffen an die Fakultät Maschinenbau der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OTH Regensburg) ein, um über die geleisteten Fortschritte und die abschließenden Arbeitspunkte zu diskutieren.
Wichtiger Beitrag zur grenzüberschreitenden Vernetzung
Das Projekt „TheCoS – Thermoplastische Faserverbundstrukturen“ leistet einen wesentlichen Beitrag zur grenzüberschreitenden Vernetzung der Forschungseinrichtungen NTC und OTH Regensburg, wodurch die Forschung durch die Ergänzung der jeweiligen Kompetenzen an beiden Standorten gestärkt wird. Die erzielten Ergebnisse des Projekts bilden die Grundlage für die Entwicklung neuer Strukturelemente aus faserverstärkten Thermoplasten und deren Fügetechnologie mittels Laser-Durchstrahlschweißen für den Einsatz neuartiger Leichtbaustrukturbauteile beispielsweise für die Flugzeug- und Automobilindustrie.
Das dreijährige Projekt erhält im Rahmen des „INTERREG V-A“-Programms des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) zur grenzübergreifenden Zusammenarbeit des Freistaats Bayern und der Tschechischen Republik mit dem Ziel der Europäischen Territorialen Zusammenarbeit (ETZ) von 2014 bis 2020 Fördermittel in Höhe von ca. 600.000 Euro (Anteil OTH Regensburg). Das gesamte Projektvolumen beträgt rund 1,1 Millionen Euro.
Geplant: Workshops für bayerische und tschechische Industrie
Da das EU-Forschungsprojekt zum 31.08.2019 endet, wurden nun die letzten zu leistenden Arbeitspakete für die Fachgruppen Materialwissenschaften sowie Laser- und Temperaturmesstechnik besprochen und Zuständigkeiten aufgeteilt. Als wichtiges, abschließendes Projektziel wurde bereits im Forschungsantrag eine Planung von grenzübergreifenden Workshops für interessierte Vertreterinnen und Vertreter aus der bayerischen und tschechischen Industrie zum Projektende bedacht. Dieser Wissens- und Technologietransfer mit dem Titel „Reinforced Thermoplastics in Lightweight Structures and their Welding“ wurde während des Treffens hinsichtlich Inhalt und den zu bedenkenden Rahmenbedingungen geplant.
Ein erster vorläufiger Termin für den kostenlosen und auf Englisch geführten Workshop ist der 15. Mai 2019 in den Räumlichkeiten der OTH Regensburg. Alle Interessierten können sich dazu möglichst zeitnah beim zentralen Ansprechpartner des Projekts Marco Siegl, M.Sc. anmelden. Außerdem steht dieser für alle administrativen und fachlichen Fragestellung zur Verfügung.
Präsentation der Ergebnisse
Des Weiteren wurden letzte Ergebnisse im Bereich der kontaktlosen Temperaturmesstechnik während des Laser-Durchstrahlschweißprozesses am NTC durch Ing. Jirí Martan, Ph.D. präsentiert. Die Simulation des Laser-Durchschweißprozesses zur Berechnung der Temperaturfelder in Bauteilen wurde anschaulich von Johannes Käsbauer, M.Sc., dem Projektteam erläutert. Zudem demonstrierte Korbinian Schröcker, M.Eng., eine Methode zur Prozesskontrolle mittels pyrometrischer Temperaturüberwachung sowie die ersten Schweißversuche von eigens hergestellten, faserverstärkten Thermoplast-Probekörpern. Diese wurden vorab in der selbst entwickelten Wickelanlage hergestellt, deren prinzipieller Aufbau mit optimierten Imprägnierprozess von Marco Siegl erläutert wurde.
Zur besseren Veranschaulichung begab sich das TheCoS-Team ins Labor, um sich die innovative Neuentwicklung vor Ort anzusehen. Dort stellte Masterand Sven Ladewig, B.Eng., das Wickelverfahren vor und beantwortete alle relevanten Fragen beispielsweise zur Temperaturregelung. Im Zuge dessen konnte Ing. Tomás Kovárík die vollzogenen Materialuntersuchungen zur Qualifizierung der Eigenfertigung vorstellen. Im Laufe der Optimierung der Imprägnier- und Wickeltechnik zeigte sich durch µCT-Untersuchungen der einzelnen Versuchsreihen ein deutlicher Anstieg des Faservolumengehalts, der homogenen Verteilung der Filamente und eine vollkommene Durchtränkung der Fasern mit Thermoplast.
Diese Ergebnisse lassen sich ebenfalls durch Dynamisch-Mechanische Analysen (DMA) bestätigen. Hierbei ist ein Anstieg der Materialsteifigkeit festgestellt worden, wodurch nun eine stabile Prozessführung mit optimierten Einstellparametern wie beispielsweise der idealen Aufschmelztemperatur des Granulats beim Imprägnierprozess gewährleistet ist.
Erstellen eines Demonstrators als letzter Schritt
Ein letzter Schritt im Projekt ist nun die Erstellung eines Demonstrators, der einerseits die Realisierung einer funktionierenden Imprägniertechnik mit nachgeschaltetem Wickelprozess für faserverstärkte Thermoplaste widerspiegelt, sowie die Möglichkeit einer Schweißung mit einem anderen Kunststoff mittels Laser-Durchstrahlschweißen in Kombination mit geeigneter Temperaturüberwachung bietet. Diese Verbindungsart zwischen einem endlosfaserverstärkten Bauteil und einem Kunststoff lässt zukunftsweisend neue Konstruktions- und Anbindungsmöglichkeiten mit Leichtbaupotenzial in vielen verschiedenen Branchen zu.
