Die Forschung am ZLP-Standort Stade konzentriert sich auf die Herstellung von sehr großen und komplexen Bauteilen in hochproduktiven Faserablage-Verfahren und die sensorgeführte, bauteilbezoge Steuerung von thermisch trägen Aushärteprozessen in Autoklaven oder offenen Formwerkzeugen. Des Weiteren arbeiten die Forscher in Stade an der voll automatisierten Fertigung von Großserienbauteilen aus trockenen textilen Halbzeugen im RTM-Prozess. Neben der Luft- und Raumfahrt zielen die zu entwickelnden Verfahren auch auf Anwendungen in der Automobilindustrie und der Produktion von Rotorblättern für Windenergieanlagen ab.
Für diese Forschungsaktivitäten ist der ZLP-Standort Stade mit folgenden innovativen Forschungsanlagen ausgestattet:
Das Zentrum für Leichtbau-Produktionstechnologie (ZLP) ist eine nationale Forschungseinrichtung des DLR und setzt sich aus dem Standort in Stade und einem weiteren Standort in Augsburg zusammen. Es ist entlang der gesamten Prozesskette für Bauteile aus Faserverbund aufgestellt. Durch Zusammenarbeit der DLR Institute Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik aus Braunschweig und dem Institut für Bauweisen- und Strukturtechnologie aus Stuttgart werden querschnittliche Forschungsaspekte identifiziert und Synergien genutzt, um neue Technologien zu entwickeln.
Quelle: DLR (CC-BY 3.0).
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Ziel ist die Entwicklung einer Produktionstechnologie zur Herstellung von großflächigen, hochintegralen Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen in automatisierten Fiber-Placement Verfahren. Dazu wurde eine Anlage entwickelt, die auf Basis koordinierter Roboter eine simultane Faserablage ermöglicht und flexibel für Aufgaben der Fertigung einsetzbar ist.
Die Anlagentechnik beinhaltet neben den Roboterplattformen eine neue Generation von Fiber-Placement- und Tape-Laying-Köpfen. Damit kann die Ablegerate drastisch gesteigert werden um den Anforderungen zukünftiger Produktions-Szenarien gerecht zu werden. Zudem werden neue Verfahren der Online-Qualitätssicherung integriert, mit deren Hilfe nachgeschaltete, zerstörungsfreie Prüfprozesse zeitlich minimiert werden sollen.
Eine qualitätsgesicherte Fertigung im Autoklaven basiert auf dem grundlegenden Verständnis der Prozesse im Autoklaven. Von daher wurde die Forschungsplattform Autoklav mit umfangreicher Sensorik ausgestattet, die unter Anderem die Temperaturverteilung des gesamten Bauteils sowie die Polymerreaktion erfasst. Herzstück der Anlage ist die „Masterbox“, welche eine bauteilzustandsbezogene dynamische Autoklavsteuerung realisiert.
Quelle: Quelle:DLR (CC-BY 3.0).
Daten der Forschungsstation Autoklav: • Beschickungsdurchmesser: 5,80m • Beschickungslänge: 20m • max. Betriebsdruck: 10 bar (Schutzgasbetrieb) • max. Betriebstemperatur: 420°C
Damit Bauteile in großen Stückzahlen aus CFK eingesetzt werden, muss zunächst die Prozesstechnik geschaffen werden. Kurze Prozesszeiten, automatisierte Handhabung, Materialentwicklung stehen in Verbindung mit der Anlagentechnik im Fokus des momentanen Bedarfes. Innerhalb des Projektes endkonturnahe Volumenbauteile werden Fragen bearbeitet, um komplexe Bauteile in Stückzahlen bis zu 100.000 p. a. verfügbar zu machen.
Die Schwerpunkte des Projektes liegen auf:1. der vollautomatisierte Fertigungskette für komplexe Faserverbundbauteile, 2. der Senkung von Fertigungskosten durch Automatisierung, 3. der Reduktion von Prozesszeiten. Mittels einer flexiblen Auslegung der Fertigungs-Plattform werden verschiedene Bauteilklassen untersucht, diese sind im Wesentlichen:1. flächige 3d-Bauteile mit komplexen Teilstrukturen, 2. gekrümmte, profilierte Stabträger. Damit wird ein konkreter Anwendungsbezug zur Luftfahrt aber auch zum Automobilbau hergestellt.