AVK kondigt 2018 Innovatieprijzen uit voor excellentie in composietmaterialen

AVK is de Duitse beroepsvereniging voor vezel-versterkte kunststoffen/composieten, die de belangen van producenten en verwerkers op nationaal en Europees niveau behartigt. Zijn diensten omvatten organisatie van taskforces, seminars en conferenties, evenals het verstrekken van marktrelevante informatie, inclusief zijn jaarlijkse composietenmarktrapport.

AVK is een van de vier nationale pijlers van de koepelorganisatie van de Duitse kunststofverwerkende industrie (GKV) en lid van de European Composites Industry Association (EuCIA). AVK is stichtingslid van Composites Germany, samen met Carbon Composites e.V. (CCeV), CFK-Valley Stade e.V. (CFK-Valley) en de Werkgroep Hybride Lichtbouwtechniek bij VDMA.

Al jaren kent AVK speciale innovaties in vezel-versterkte kunststoffen (VVK)/composieten toe met het doel nieuwe producten, processen en toepassingen te bevorderen. Een andere prijs gaat naar universiteiten, hogescholen en instituten voor uitstekend wetenschappelijk werk in onderzoek en wetenschap. In alle categorieën wordt nadruk gelegd op het onderwerp "duurzaamheid".

De 2018 AVK Innovatieprijzen werden uitgereikt op de 4e International Composites Congress (ICC) op 5 november, gekozen uit meer dan 50 inzendingen. Een volledige lijst van inzendingen en winnaars is te vinden op: https://www.avk-tv.de/files/20181108_avkinnovationspreis2018.pdf

2018 AVK Innovatieprijs Winnaars

BÜFA Conductive Tooling Gelcoat

Een elektrisch geleidende tool-coating die significant bijdraagt aan het verhogen van de veiligheidsstandaard in composietproductie. Als de tool correct geaard is, is de lekkageweerstand van het tooloppervlak naar het aardingspunt 10^6 Ω. Om te garanderen dat electrostatische ladingen veilig kunnen worden afgeleid, moet de lekkageweerstand in het bereik van 10^6-10^9 Ω liggen. De materialen die eerder op de markt beschikbaar waren voor kunststofgereedschapsbouw zijn per definitie elektrische isolatoren (10^12 Ω) en dus niet in staat om electrostatische ladingen die optreden bij het ontvormen van componenten af te voeren. De geleidende eigenschappen van de BÜFA-Conductive-Tooling-Gelcoat-oppervlakken worden bereikt door het gebruik van zeer kleine hoeveelheden koolstofnanobuizen (CNT). Dit resulteert in beslissende voordelen ten opzichte van conventionele antistatische additieven zoals roet of grafit.

Lichte CFRP-greep-systeem voor robot- en assemblage-toepassingen

Audi AG, CTC GmbH (een Airbus-maatschappij), Airbus Operations GmbH, het Laboratorium voor Fabricagetechnologie van de Helmut-Schmidt-Universiteit Hamburg en Volkswagen AG hebben een modulair, hoogpresterend licht greep-systeem ontwikkeld van koolstofvezelcomposieten tijdens een 5-jarig ontwikkelingsprogramma. Deze kit van modulaire componenten kan gebruikt worden in geïndustrialiseerde luchtvaart- en automobielproductie- en assemblagestemmingen. Het nieuwe lichte greep-systeem complementeert en vervangt deels elementen van het Euro Greifer Tooling (EGT)-systeem dat momenteel in de Duitse automobielindustrie gebruikt wordt – bestaande uit diverse aluminium- of staalprofielen en connectorelementen. In tegenstelling daarmee bevat het nieuwe lichte greep-systeem connectorelementen van koolstofvezel-SMC, complexe gepultrueerde CFRP-profielen en kleinere gefilamenteerde CFRP-buisjes.

Dieffenbacher Fibercon - Efficiënte IR-straling geïnduceerde vacuümconsolidatie van bandleggingen in serieproductie

De consolidatie van tailored blanks is een noodzakelijke stap in de procesketen om hoge mechanische eigenschappen in composietonderdelen te bereiken. Het Fibercon consolidatiesysteem minimaliseert polymere degradatie terwijl het de capaciteit toont om droge vezels te impregneren omdat het efficiënt porositeit in tailored blanks elimineert. Hoogtemperatuur-thermoplasten kunnen ook verwerkt worden zonder enige aanpassing van het systeem. Andere voordelen omvatten de mogelijkheid om tailored blanks met diktevariaties te consolideren en verminderd energieverbruik vs. conventionele verwarmings/koelingsprocessen. In een geautomatiseerde productierun kunnen de tailored blanks ontvormd worden bij een verhoogde temperatuur nabij het smeltpunt zodat de restwarmte gebruikt kan worden om de herverwarminstsenergie voor het eindthermoformproces te minimaliseren – d.w.z. dient als blank pre-verhitting.

OrganoGlas door Instituut voor Textieltechniek (ITA) aan RWTH Aachen Universiteit

OrganoGlas – een nieuwe en disruptieve ontwikkeling op het gebied van transparante materialen – is een thermoplastisch vezel-versterkt composiet van platte glasvezels en een transparante matrix. De productie van een laagkost, vormbare, hoge-sterkte en transparant materiaal vervangt niet alleen bestaande materialen, maar opent ook nieuwe toepassingen. Vergeleken met bestaande transparante oplossingen heeft OrganoGlas significant hogere sterktes bij hetzelfde gewicht, wat een overeenkomstige gewichtsreductie in automobiel, luchtvaart en bouwtoepassingen mogelijk maakt. Het innovatieve materiaal kan ook herbormd en gelast worden door de thermoplastische matrix, wat massaproductie van transparante VVK-panelen mogelijk maakt, die vervolgens gevormd kunnen worden naar de gewenste vorm. Dit zal leiden tot een significant kostenvoordeel ten opzichte van huidige oplossingen en de lichtbouwkloof in transparante materialen dichten.

Nieuwe Hybride Draad: Coating van alle Glasfilamenten in het Spinproces om een Glas Thermoplastische Vezel te produceren

ITA aan RWTH Aachen Universiteit en Instituut voor Lichte Constructie met Hybride Systemen (ILH) aan Paderborn Universiteit hebben een nieuw proces ontwikkeld voor het produceren van glasvezel/thermoplastische composieten. Continue vezel-versterkte thermoplastische composieten (TPC) worden vaak gemaakt door glasvezeltextielen te impregneren met thermoplastische films – een proces waarbij niet alle glasfilamenten gebonden zijn aan de matrixkunststof. Als resultaat wordt het lichtbouwpotentieel voor TPC's niet volledig gerealiseerd. De nieuwe aanpak gekozen door ITA en ILH coat de glasvezels direct met de thermoplastische (TP) matrixmateriaal tijdens het vezelfabricageproces. Op deze manier worden alle filamenten van de vezel individueel gecoat, wat het flexibele draadkarakter behoudt. Een ander voordeel is dat de matrixkunststof slechts enkele μm van zijn eindlocatie verwijderd is vs. de huidige stand van de techniek, waar de TP-matrix enkele millimeters moet vloeien.

SAERTEX LEO voor de vloer van 66 Deutsche Bahn ICE-treinen

SAERTEX LEO is een geoptimaliseerd non-crimp fabric (NCF) systeem dat hoge prestaties brandbescherming biedt voor railvoertuigtoepassingen. Samen met hun partners SMT Montagetechnik en Alan Harper Composites, heeft SAERTEX een product ontwikkeld en met succes de vloerpaneelen van 66 railwagens voor Deutsche Bahn's ICE 3 treinen gewijzigd – updates van multiplexpaneelen naar LEO composietpanelen. SAERTEX LEO biedt een hoog potentieel voor lichte constructie, een hoge draagcapaciteit en niet-giftige, halogeen-vrije materialen. Het SAERTEX LEO-systeem voldoet aan de nieuwe Europese brandveiligheidsnorm EN 45545-2. Bovendien vermindert de implementatie en het gebruik van het SAERTEX LEO-systeem de milieu-impact van de treinen veroorzaakt door constructie en gebruik.

Hoogpresterende composiet radiale wieel in modulaire ontwerp

Ontwikkeld door TU Dresden's Instituut voor Lichte Constructie en Kunststoftechniek (ILK), biedt de combinatie van metallische componenten met vezel-versterkte composietstructuur om hybride ontwerpen te innoveren aanzienlijke voordelen voor centrifugaalventilatoren in termen van vermogensdichtheid, robuustheid, levensduur en integratiegraad vergeleken met conventionele oplossingen. In de toekomst zullen deze maximale omtreksnelheden en economische productie zelfs voor kleine aantallen mogelijk maken. In het onderzoeksproject "Lichte Radiale Wieel" (LeRala) van de AiF Onderzoeksvereniging voor Lucht- en Droogtechniek (FLT), werd een vereenvoudigd modulaire koolstofvezel-versterkt composiet/metaal ontwerp voor radiale wielen ontwikkeld en informatie over structureel en faalgedrag onder maximale rotatiebelasting gegenereerd in initiële belastingstesten. Een omtreksnelheid van 543 m/s is al bereikt met het vereenvoudigde functionele model bij een snelheid van 10.266 toer/min. Zulke hoge omtreksnelheden zijn moeilijk te bereiken met metalen wielen.

First-time-right: Efficiënte procesontwikkeling met draping-simulatie

Voith Composites produceert de CFRP-achterwand voor de Audi A8 in serie (tot 65.000 eenheden per jaar). Dit hoogbelastende structurele onderdeel wordt geproduceerd met het Voith droge directe vezelplaatsingsproces (Voith Roving Applicator, VRA). Tijdens de ontwikkelfase werd een numerieke methode voor vormsimulatie ontwikkeld, die gebruikt wordt in de finite element (FE) solver Abaqus/Explicit. Deze nieuwe simulatiemethode maakt het mogelijk om precies gebieden met kenmerken zoals krullen, brugvorming en gaten in alle 19 individuele lagen van de A8 CFRP-achterwand te detecteren en verschillende procesconcepten en machineparameters op een virtueel niveau te testen en te kwantificeren. Na calibratie en validatie op basis van materiaalkarakteriseringen en testen, werd een industriëel toepasbare rijpgraad bereikt voor gebruik in de procesontwikkeling van de A8-achterwand. Noch in het inkoopproces noch tijdens de ingebruikname van de vorminstallatie – die ontworpen en geconstrueerd was met draping-simulatie – was het noodzakelijk voor latere aanpassingen aan de procesvolgorde of de simulatie-tools. De bruikbaarheid van de simulatie-gedreven procesontwikkelingsmethode is niet alleen succesvol bewezen voor kwalitatieve evaluatie maar vooral als first-time-right benadering voor de kwantitatieve ontwerp van vormprocessen voor ontwikkel- en seriefasen van hoogpresterende, geïndustrialiseerde composietstructurenfabricage.