Wie kann die Fertigung von Gewebe-Schaum-Verbunden effektiver und nachhaltiger gestaltet werden? Diese Frage stellen sich die Neue Materialien Bayreuth GmbH und ihre Kooperationspartner im Rahmen eines kürzlich gestarteten Forschungsprojekts.
Gewebe-Schaum-Verbunde sind als hochwertige Sichtbauteile wie z. B. Sonnenblenden oder Dachhimmel im Automobilinterieur, aber auch als Protektoren in den Bereichen Arbeitsschutz und Sport heute unverzichtbar. Diese genannten Bauteile bestehen aus einem textilen Gewebe an der Oberfläche und einem geschäumten Polymerkern.
Bislang werden diese Verbunde in einem mehrstufigen Verfahren hergestellt: Zunächst wird ein Textilgewebe hergestellt, das als Deckschicht dient. Weiterhin wird der Polymerschaumkern produziert, der ggf. in Form gebracht werden muss. Der so entstandene Kern wird dann wiederum mit einem polymeren Textilgewebe kaschiert.
Um diesen Prozess effizienter zu gestalten, beschäftigt sich die Neue Materialien Bayreuth GmbH gemeinsam mit den Partnern in einem im Oktober 2022 gestarteten Kooperationsprojekt mit der Entwicklung einer neuartigen Prozesstechnologie unter Einsatz optimierter Werkstoffe. Das Projektkonsortium umfasst: Institut für Materialwissenschaften ifm (Hochschule für Angewandte Wissenschaft Hof), Indorama Ventures Mobility Krumbach GmbH & Co. KG, SCHRAML Metallverarbeitung GmbH & Co. KG sowie Neue Materialien Bayreuth GmbH. Im Unterauftrag beteiligt sich die Firma Collischan GmbH.
Dazu setzt das Projekt bereits bei der Herstellung des Gewebes an. In einem innovativen Verfahren werden schon während des Webprozesses die erzeugten Gewebekammern in-situ mit Partikelschaumperlen befüllt. Der Einsatz von Partikelschaum als Kernmaterial hat zum einen den Vorteil, dass ein besonders leichtes Bauteil entsteht. Weit vorteilhafter ist jedoch, dass die dampfbasierte Verarbeitung von Partikelschaum einen einstufigen Prozess darstellt, mit dem endkonturnahe Verbundbauteile mit integrierter Kaschierung erzeugt werden können.
Die Abbildung zeigt die Herstellung der mit dem Kernmaterial gefüllten Gewebestrukturen und deren Verarbeitung zu Gewebe-Partikelschaum-Verbundbauteilen. Zum Einsatz kommen Mehrlagen- und Abstandsgewebe in Größe und Form des künftigen Bauteils, aus denen über Bindungstechniken Kammerstrukturen oder textile Gelenke gewebt werden; dabei erfolgt die Füllung der Gewebekammern bereits während des Webprozesses in-situ. Die Verarbeitung der gefüllten Gewebekammern zu Verbundbauteilen erfolgt im dampfbasierten Formteilprozess sofort endkonturnah. Auf diese Weise entsteht in nur zwei Verfahrensschritten ein fix und fertiges Gewebe-Partikelschaum-Verbundbauteil. Ausgehend von dieser Prozesstechnologie untersucht das Projekt das Verarbeitungsverhalten verschiedener Partikelschäume sowie Varianten bei der Kammergestaltung und bei der Faser- bzw. Bindungswahl, um die resultierenden Bauteileigenschaften, wie Gewicht oder Impact, zu optimieren.
Die zu erarbeitende Prozesstechnologie ermöglicht es, die Taktzeiten und die Fertigungskosten zu senken. Darüber hinaus können durch konsequenten Leichtbau auch positive Entwicklungen in Bezug auf Nachhaltigkeit erzielt werden.
Die Arbeiten erfolgen im Rahmen des vom Bayerischen Verbundforschungsprogramms (BayVFP; Förderlinie Materialien und Werkstoff) geförderten Kooperationsprojekts „GePaV – Entwicklung eines automatisierten, in den Webvorgang integrierten Prozesses zur Herstellung von Gewebe-Partikelschaum-Verbunden“ (MW-2112-0021).
Ansprechpartner
Neue Materialien Bayreuth GmbH
M. Sc. Kristina Schüllner | E-Mail kristina.schuellner@nmbgmbh.de
