MAREMO

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) finden als Strukturwerkstoffe im Automobilbau zunehmend Verbreitung. Da sie deutlich leichter als metallische Werkstoffe sind, reduzieren sie Kraftstoffverbrauch und Kohlendioxidemissionen der Fahrzeuge. Ihre Herstellung ist jedoch erdöl-, kosten- und energieintensiv: Bislang werden CFK-Bauteile für Fahrzeuge vorwiegend als Schalenbauteile gefertigt, die aus geschichteten textilen Flächenhalbzeugen bestehen. Beim Zuschnitt der einzelnen Laminatlagen fällt jedoch viel Verschnitt an. Zudem sind sie in ihrer gesamten Fläche für die gleichen Belastungen ausgelegt: Werden einzelne Stellen des Bauteils höher beansprucht, muss der Schichtaufbau dort vergrößert werden, was bisher nur mit hohem zusätzlichen Produktionsaufwand möglich ist.

Die Flächenhalbzeuge des Projekts „MAREMO“ bestehen aus Faserverbunden, die beanspruchungsgerecht und endkonturnah gefertigt werden. Diese Halbzeuge haben kaum Verschnitt und bestehen aus Recyclingmaterial. Auf einem flächigen Vlies aus Basismaterial werden individuell angepasste Kohlenstofffaserbänder aufgebracht, sogenannte Towpregs. Je nach Belastungsgrad erhöht sich die Towpreg-Schicht. Bauteile ohne höhere Belastung bleiben ohne Endlosfaserverstärkung.

Als Basismaterial wurde das Recyclingfaservlies des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU ausgewählt. Die Produktion der effizienten Halbzeuge soll in einem automatisierten Prozess erfolgen, bei dem die bauteilspezifischen Tape-Muster auf dem Basismaterial abgelegt und angeheftet werden.

Die Forschungspartner stimmen Faserverstärkungen und Bauteilbeanspruchungen aufeinander ab. Aus der Bauteilauslegung werden geeignete Ablegemuster für die Towpregs abgeleitet. Die Bauteilkonstruktion wird bei der Wethje Carbon Composites GmbH und am Fraunhofer IWU durchgeführt. Als Prototyp dient eine von BMW spezifizierte Automobilstruktur. Die Erfahrungen des dreijährigen Projekts münden in einer praxistauglichen Konstruktions- und Auslegungsanleitung.