07/12/2011

Infrarot-Strahler für eine neue Technologie zur Kompositverarbeitung

Diese soll die die Anwendung von Strukturteilen aus Kompositen in der Luftfahrt zukünftig verbessern.

Kompositmaterialien werden zunehmend für Strukturbauteile und Komponenten von Flugzeugen eingesetzt, einige Großraumflugzeuge bestehen bis zu 50% aus Kompositen, einschließlich des Rumpfes. Das ermöglicht signifikante Einsparungen an Gewicht, was wiederum eine verbesserte Effizienz im Brennstoffverbrauch zur Folge hat.

Die Hyde Group wurde 1968 gegründet und ist eines der weltweit führenden Unternehmen im Projektmanagement, Design, Produktion und Support von Fertigungsmitteln im Flugzeugbau. Die Palette reicht dabei von automatisierten Montagesystemen, Roboterintegration und maßgeschneidertem Werkzeugmaschinenbau bis hin zu den verschiedensten Werkzeugen.

Die Hyde Group führt intensive Forschungs- und Entwicklungsprojekte für Flugzeughersteller durch und eines dieser Projekte beinhaltet das Formen von mehrlagigen, vorimprägnierten Verbundwerkstoffen (Prepregs).

Prepreg-Werkstoffe werden in speziellen Formwerkzeugen über Profile geformt bevor sie in Autoklaven schließlich gehärtet werden. Da die mehrlagigen Komposite jedoch unelastisch sind, müssen sie vor dem Formen erst weich gemacht werden. Die Projektingenieure von Hyde untersuchten verschiedene Heiztechnologien, um die erforderliche Flexibilität der mehrlagigen Materialien zu erreichen.

Zuerst testeten sie mit Heißluft, aber Heißluftöfen wurden als Lösung verworfen, da diese sehr viel Platz benötigen. Ölbeheizte Formwerkzeuge kamen ebenfalls nicht in Frage, da man sie als potenzielle Quelle für Kontamination fürchtete, in einem Prozess, der extreme Sauberkeit erfordert.

Schließlich, nach erfolgreichen Tests im Anwendungszentrum von Heraeus in Neston, Großbritannien, entschied man sich für ein schnelles mittelwelliges Infrarot-System. Dies wurde in eine Roboterzelle installiert, und das mehrlagige Material wird von zwei Robotern vor den 6 kW Infrarot-Strahler platziert. Wenn das Material dort auf etwa 70°C erhitzt wurde, ist es genügend biegsam und kann auf das Formwerkzeug gelegt werden. Speziell konstruierte Walzen stellen sicher, dass das Material dem Werkzeugprofil exakt nachgeformt wird.

"Wir hatten bereits Infrarot-Strahler für Klebeprozesse im Einsatz", erklärt Matt Garner, der Projektingenieur. "Wir sind auch jetzt bei diesem neuen und wichtigen Projekt sehr zufrieden mit ihrer präzisen Steuerbarkeit und der kompakten Bauweise."

Prozessverbesserung durch exakte Anpassung Die Infrarot-Wärmetechnologie bietet einige Möglichkeiten, industrielle Wärmeprozesse zu optimieren:
- hohe Wärmeübertragungskapazität
- kontaktfreie Wärmeübertragung
- hoher Wirkungsgrad
- effiziente Energieübertragung durch die optimale Wellenlänge
- örtlich begrenzter Energieeinsatz durch Anpassung an die Form der Produkte
- zeitlich begrenzter Energieeinsatz durch schnelle Reaktionszeiten

Infrarot-Wärme wird immer dann eingesetzt, wenn Wärmeprozesse mit besonderen Vorgaben an Platz, Zeit oder Qualität umgesetzt werden sollen.

Quelle: Heraeus Holding GmbH