Ziel von 3DProCar ist die Entwicklung einer effizienten und kostengünstigen Prozesskette zur Fertigung komplexer thermoplastischer FKV-Strukturen. Grundlage dafür ist die Nutzung hybrider Garnmaterialien – sowohl aus Endlosfilamenten, als auch Stapelfasern –, die in produktiven und materialeffizienten Webverfahren zu neuen integralen textilen Verstärkungsstrukturen verarbeitet werden. Diese 2D- und 3D-Halbzeuge werden anschließend vollautomatisiert durch ein System kooperierender Roboter zu einer komplexen Preform verarbeitet und im Thermopressverfahren abschließend konsolidiert.
Ein Entwicklungsschwerpunkt der geplanten 3DProCar-Prozesskette besteht in der Verarbeitung von Carbon-Stapelfasergarnen in der Halbzeugfertigung, wodurch deren Umformverhalten bei Drapier- und Konsolidierungsprozessen verbessert sowie die Verarbeitung recycelter Carbonfasern ermöglicht und damit die Schaffung geschlossener Stoffkreisläufe unterstützt wird. Darüber hinaus wird durch die Entwicklung integraler Webtechniken in der Halbzeugherstellung die Materialeffizienz gesteigert sowie der Bearbeitungsaufwand im darauf folgenden automatisierten Preforming signifikant reduziert werden. Das Konzept von 3DProCar sieht dazu ein System kooperierender Roboter vor, das die zugeführten textilen Halbzeuge handhabt, drapiert und miteinander fixiert sowie im Anschluss die so geschaffene Preform zum nächsten Prozessschritt zur Konsolidierung transferiert. Des Weiteren ist wesentliches Ziel von 3DProCar die Reduzierung von Taktzeiten und Energieaufwendungen in der Bauteilkonsolidierung durch die Verwendung eines variothermen Werkzeugkonzeptes mit induktiver, direkter Erhitzung der FKV-Struktur.
Forschungsansatz
Die Entwicklungstätigkeiten in 3DProCar beinhalten umfangreiche theoretische und experimentelle Arbeiten entlang der gesamten projektierten Prozesskette. Die Analyse und Simulation der Einzelprozesse als auch der Prozesskette in Gesamtheit ermöglichen dabei eine gezielte Optimierung der Prozessparameter und letztendlich die Gewährleistung der Übertragbarkeit der Ergebnisse auf weitere Bauteile mit unterschiedlicher Geometrie.