Hochgeschwindigkeitshärten mit UV-Strahlung als wirtschaftlich-einstufig-additives CFK-Fertigungsverfahren für den Automobilbau

Die größte Herausforderung für den flächendeckenden Einsatz des Leichtbauwerkstoffes CFK sind die Kosten. Deutlich reduzierte Gesamtkosten lassen sich nur durch den effizienten Materialeinsatz, einer kurzen Prozesskette und niedrigen Investitionskosten erreichen. Ein effizienter Materialeinsatz zeichnet sich im Wesentlichen durch die Umsetzung der berechneten Faserorientierungen, einer Geometrie- und Topologieoptimierung und der Vermeidung von prozessbedingtem Verschnitt aus. Für die Umsetzung dieser Faktoren wird in dieser Arbeit dem Prinzip der additiven Fertigung gefolgt. Die Innovation zu bekannten Verfahren liegt in der Verwendung von UV-härtenden Harzen und LED-Lampen, die eine Steuerung des Prozesses durch die Abstimmung des Spektrums der LED-Lampen auf das Harzsystem und den darin enthaltenen Photoinitiatoren im Millisekundenbereich ermöglichen. Das erarbeitete Prozessfenster ermöglicht den Verzicht eines konsolidierenden Bauteilprozesses, wie bei den industrialisierten RTM- oder Pressverfahren, und vermeidet hohe Investitionen für Prozess und Werkzeuge. Die sehr geringen Produktinvestitionskosten ergeben einen linearen Zusammenhang zwischen Stückzahl und Projektkosten. Dieser substantielle Vorteil gegenüber den heute etablierten Fertigungsmethoden sowohl im CFK-Bereich als auch bei metallbasierten Verfahren, eröffnen diesem Prozess gänzlich neue Perspektiven.