Wellpapp-Formwerkzeuge

Nachhaltige Formwerkzeuge aus Wellpappe

Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entsteht eine neue Generation von Formwerkzeugen für die Fertigung von Composite-Bauteilen. Statt auf Styropor, gefräste Schäume oder energieintensive Laminierprozesse zu setzen, nutzt die Technologie ein denkbar einfaches Ausgangsmaterial: Wellpappe. Durch präzises Schichten und Fügen zweidimensionaler Wellpapp-Zuschnitte entstehen dreidimensionale Werkzeugkörper, die funktional an industrielle Fertigungsprozesse angepasst werden können. Entwickelt wurde das Konzept am DLR unter enger Zusammenarbeit mit der richter&heß Verpackungsservice GmbH.

Vom 2D-Zuschnitt zum 3D-Werkzeug

Im Zentrum der Innovation steht ein modularer Blockansatz: Konturgeschnittene 2D-Elemente aus Wellpappe werden auf Block gestapelt und ergeben eine 3D-Form. Anschließend werden applikationsspezifische Funktions- und Oberflächenschichten aufgebracht. Entscheidend für die Belastbarkeit ist die lastpfadgerechte Anordnung der Schichten entlang der Wellenausrichtung der Pappe. Die Gesamtkonstruktion kombiniert diese Wellpappblöcke als Füllelemente mit einer Holzrahmenbauweise. Ein Formwerkzeug kann damit modular aufgebaut werden und ist in der Größe nicht auf das Bogenmaß von Wellpappe begrenzt. Wellpappe und Holz als zentrale Materialien der Technologie sparen Kosten und wirken sich positiv auf die Ökobilanz aus.

Zweiteilige Pappform
Unterstruktur aus Wellpappe bereit zur Formschichtapplikation.
Bild: 1/6, Credit:
Zusammengebaute zweiteilige Form
Vormontiert und mit geglätteter Formschicht.
Bild: 2/6, Credit:
Einsatzbereite Decksform
Decksform mit aufgetragener und überfräster Formschicht bereit für die Bauteilfertigung
Bild: 6/6, Credit:
DownloadDownload

Eine industrielle Alternative für Prototypen und Kleinserien

Konventionelle Formwerkzeuge für Composite-Bauteile sind kostenintensiv, ressourcenaufwendig und insbesondere für Prototypen, Designiterationen oder Kleinserien wirtschaftlich kaum darstellbar. Die wellpappbasierte Stapelbauweise besetzt genau diese Lücke: Sie ermöglicht ein leichtes, skalierbares und entsorgungsfreundliches Werkzeugkonzept, das ökonomische und ökologische Vorteile vereint. Gegenüber etablierten metallischen, schaum- oder kunststoffbasierten Lösungen eröffnet die Bauweise neue Möglichkeiten in puncto Flexibilität, Skalierbarkeit und End-of-Life.

Vom Labordemonstrator zur industriellen Anwendung

Die Technologie wurde erfolgreich im Labormaßstab umgesetzt und anhand mehrerer Demonstratorwerkzeuge mit steigender Komplexität validiert. Unter realen Fertigungsbedingungen konnten bereits großskalige Formwerkzeuge im Bereich von mehreren Quadratmetern hergestellt und erprobt werden. Genauigkeit, Formstabilität und Oberflächenqualität wurden dabei nachgewiesen.

Projektbeteiligte

richter&heß Verpackungsservice GmbH

Referenzen

Segelyacht BM31

Ein zentrales Anwendungsbeispiel ist die Fertigung eines 9,50 Meter langen Bootes im Full-Scale-Maßstab gemeinsam mit Knierim Yachtbau aus Kiel. Für die BM31, einen sportlich-klassischen Daysailer in Kleinserie, wurden die Formwerkzeuge für Rumpf und Deck bereitgestellt und seitdem jeweils mehrere Abformungen durchgeführt. Der Industriepartner hat die Technologie eigenständig im realen Fertigungsumfeld getestet – mit erfolgreicher Validierung.

Sportwagen-Prototyp ESP01

Für den Sportwagen-Prototyp „ESP01“ von Holyhall, auf Basis eines BMW-V10-Motors und eines Audi-R8-Antriebsstrangs, wurden mit Heckflügel, Heckklappe und Frontpartie ebenfalls zentrale Karosserieteile gefertigt. Eine weitere Variante des Verfahrens kommt ganz ohne Formschicht aus: Hier dient allein die Stabilität der Pappe dazu, in der Ebene abgelegte Lagenpakete unter Druck und Temperatur zu einer sogenannten „Preform“ umzuformen .

Hintergrundartikel zum Projekt

laden

Downloads

laden
Kontakt und Kooperation

Die Technologie richtet sich an Anwender, die geometrisch anspruchsvolle Formwerkzeuge wirtschaftlich und nachhaltig fertigen möchten – sei es im Automotive-Bereich, im Schienenverkehr, in der Bauindustrie, im maritimen Umfeld oder in sonstigen Anwendungen mit Freiformgeometrien, etwa für Vorrichtungen und Demonstratoren. Eine kommerzielle Serienreife ist noch nicht erreicht, doch das DLR ist offen für Kooperationen bereits in dieser Entwicklungsphase. Bei Interesse nehmen Sie gern direkt den Kontakt auf!

Kontakt