Im Rahmen einer Kooperation zwischen dem Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover und dem Hannoveraner Formula Student Team HorsePower wurde ein kohlenstofffaserverstärktes Bauteil des diesjährigen Rennwagens hergestellt. Mit modernster Automated Fiber Placement Technologie setzte das IFW den Laminataufbau präzise nach Vorgaben des Teams um.
Das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) forscht insbesondere an der Außenstelle Stade an zukunftsweisenden Produktionstechnologien für faserverstärkte Hochleistungswerkstoffe. Das IFW ist damit Teil der am Forschungszentrum CFK Nord ansässigen interdisziplinären Forschungskooperation HP CFK, welche gemeinsam mit dem Institut für Flugzeugbau und Leichtbau der Technischen Universität Braunschweig (IFL) und dem Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik der Technischen Universität Clausthal (PuK) betrieben wird. Zu den an diesem Standort untersuchten Technologien gehört unter anderem das Automated Fiber Placement (AFP).
Beim Automated Fiber Placement werden vorimprägnierte Faserhalbzeuge auf einem Werkzeug entlang zuvor definierter Bahnen abgelegt. Die Faserhalbzeuge können dabei sowohl mit thermoplastischen als auch mit duromeren Matrixwerkstoffen versehen sein. Auch das Verarbeiten unterschiedlicher Faserarten ist möglich. Im Prozess werden die auf Materialspulen aufgewickelten Faserbänder mithilfe einer Kompaktierungsrolle unter Einwirken eines definierten Anpressdrucks auf dem Untergrund platziert. Für die nötige Anhaftung werden die Materialien erwärmt, wobei die zu erreichenden Temperaturen je nach Matrixsystem stark variieren. Die Zuführung der Wärmeenergie erfolgt durch unterschiedliche Technologien, wobei das IFW sowohl Infrarotstrahlung, als auch Laserstrahlen und den Einsatz einer Xenon Flash Lamp untersucht.
Neben den duromeren und thermoplastischen Legeköpfen in Stade betreibt das IFW auch am Heimatstandort Garbsen bei Hannover eine AFP-Fertigungszelle. Die durch das Land Niedersachen und den Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) geförderte PräziLight Roboterzelle besteht aus einem Legekopf der Firma AddComposites, welcher bis zu 4 Faserbänder simultan ablegen kann. Zu den Besonderheiten des Systems zählt, dass sowohl duromere als auch thermoplastische Matrixwerkstoffe verarbeitbar sind. Als Wärmequelle ist das System mit einer Xenon Flash Lamp ausgestattet. Die zugehörige robotische Infrastruktur ermöglicht sowohl die Fertigung komplexer dreidimensionaler Strukturen, als auch rotationssymmetrischer Bauteile.
Für das aktuelle Projekt des Formula Student Teams HorsePower hat das IFW jetzt seine Expertise im AFP bereitgestellt. Mithilfe des Legekopfes in Garbsen fertigte das IFW zwei Platten aus duromeren, kohlenstofffaserverstärkten Tapes entsprechend eines zuvor definierten Laminataufbaus. Der Autoklavenprozess und das Verkleben der ausgehärteten Platten zu einem Sandwich erfolgte anschließend durch HorsePower. Das entstandene, hochbelastbare Bauteil wird im Bereich der Kopfstütze am Formula Student Rennwagen der Saison 2026 eingesetzt.