Multifunktionales Thermoformen

FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR PRODUKTIONSTECHNOLOGIE IPT
MULTIFUNKTIONALES THERMOFORMEN
MULTIFUNCTIONAL THERMOFORMING
Unser Partner
MULTIFUNKTIONALES THERMOFORMEN
Das Th ermo f o r me n vo n Or g a n o b l e ch e n i s t e i n e S c h l ü s s e l te c h n o l o g i e z u r g ro ß s e ri e n ta u g l i c h e n Ve r a r be itu n g v o n F ase r ve r b u n d k u n st st o ff e n ( FV K ). B e i d i e s e m Ve rfa h re n w e rd e n e n d l o s fa s e rv e rs tä rk te , t he r m op last isc h e Ha l b ze u g e , so g e n a n n t e O r g a n o b l e c h e , u n te r Wä rm e z u fu h r z u o ffe n e n S tru k tu rb a ut e ile n und
F reif o r mf läche n u m g e f o r mt . D a s Fr a u n h o fe r I P T e n tw i c k e l t m u l tifu n k ti o n a l e T h e rm o fo rm p ro z e s se und die
en tsp rec h en d e S yst e mt e ch n i k .
Vorteile des multifunktionalen Thermoformens
Unser Angebot
• Kurze Zykluszeiten unter einer Minute
• Herstellung von Organoblechen aus unidirektionalen Laminaten
• Vollständige Automatisierbarkeit und wirtschaftliche
• Prozessauslegung, material- und bauteilbezogene Prozess-
Serienfertigung
optimierung
• Geringer Werkzeugverschleiß
• Umsetzung verschiedener Verfahrensvarianten
• Integration weiterer Prozessschritte in den Umformprozess
• Konstruktion, Auslegung und Fertigung der Werkzeuge
• Anlagentechnik und Integration in bestehende Pressensysteme
• Fertigung von Prüfkörpern und Demonstratorbauteilen
MULTIFUNCTIONAL THERMOFORMING
Thermoforming of advanced thermoplastic composite blanks is a key technology used for large scale processing of fiber-reinforced plastics (FRPs). W ith this technology continuous fiber-reinforced thermoplastic
composite laminates are formed to open structural components and free-form surfaces by heat supply. The
Fraunhofer IPT develops multifunctional thermoforming processes and systems.
Advantages of Multifunctional Thermoforming
Our Services
• Short cycle times of under one minute
• Manufacturing of composite blanks from unidirectional
• Fully automatable, permits economical mass production
laminates
• Low tool wear
• Design and optimization of processes and systems
• Additional process steps can be integrated within the
• Implementation of different thermoforming processes
forming process
• Designing, dimensioning and manufacturing of molds and dies
• Integration of thermoforming processes within existing press
systems
• Producing test and demo-parts
INTEGRATION VON FUNKTIONSELEMENTEN
Ha u p t zeit p ar allel u n d so mi t ze i t g l e i ch zu m U m fo rm p ro z e s s k ö n n e n F u n k ti o n s e l e m e n te w i e m e ta l l i s che
I n s e r t s o d er In lay s in d a s B a u t e i l i n t e g r i e r t we rd e n , d i e b e i s p i e l s w e i s e d i e Ve rb i n d u n g m i t a n d e re n K om p o n e n ten er mö g liche n . Z u sä t zl i ch l a sse n si ch w e i te re P ro z e s s s c h ri tte w i e d a s B e s ä u m e n o d e r H e rs te lle n
v o n Au sb rü ch en h aup t ze i t p a r a l l e l d u rch f ü h re n .
Vorteile der hauptzeitparallelen Integration von
Unser Angebot
Funktionselementen
• Herstellung individueller Organobleche für die Insert• Keine Schädigung der Fasern durch das Einbringen der
Funktionselemente
• Höhere Verbindungsfähigkeiten
• Verzicht auf weitere, anschließende Prozessschritte
Integration durch Tapelegeverfahren
• Erstellung und Umsetzung von Konzepten zur Funktionalisierung
• Entwurf von Inserts und Inlays
• Werkzeugkonstruktion und -fertigung im eigenen Haus
• Fertigung anwendungsbezogener Demonstratorbauteile und
Vorserienfertigung
INTEGRATING FUNCTIONAL ELEMENTS
Functional elements like metallic inserts or inlays enable the joining and assembly of parts or structures.
These inserts can be integrated into the composite part during the forming process. Additionally, other
process steps such as trimming or punching can be conducted in parallel with the primary machining time.
Advantages of Integrating Functional Elements during
Our Services
Primary Machining Time
• Manufacturing individual thermoplastic composite blanks via
• No damage to fibers as the inserts are molded-in
tape placement processes optimized for joining and insert
• More options for multi-material assemblies
integration
• No need for subsequent additional process steps
• Suggesting and implementing concepts for functionalization
• Designing inserts and inlays
• In-house mold and die design and manufacture
• Manufacturing application-oriented demo-parts
UMFORMEN LOKAL VERSTÄRKTER
STRUKTUREN
Das lo kale Ve r st ä r k e n vo n Or g a n o b l e ch e n o d e r R o h re n e rm ö g l i c h t d i e g e w i c h ts - u n d re s s o u rc enspa re nde
Her stellu n g la st o p t i mi e r t e r S t r u k t u re n . I n T h e rm o fo rm v e rfa h re n k ö n n e n d i e s e z u k o m p l e x e n Kom pone nten u mg efo r mt we rd e n . B e so n d e re H e r a u s fo rd e ru n g e n s i n d d a b e i d i e i n h o m o g e n e Ve rte i l u n g de r Ha lbz eu g d icke u nd d i e u n t e r sch i e d l i ch e n M a te ri a l e i g e n s c h a fte n d e r h y b ri d e n H a l b z e u g e .
Vorteile des Umformens lokal verstärkter Strukturen
Unser Angebot
• Optimierte Belastungsfähigkeit komplexer Bauteilgeometrien
• Fertigung belastungsoptimierter Organobleche und Strukturen
• Möglichkeit der Fertigung von Hybridbauteilen
• Prozessoptimierung, z. B. hinsichtlich Verzug und Schwindung
• Geringere Kosten für Leichtbaustrukturen durch optimalen
• Umformen von Halbzeugen mit ungleichmäßiger Dickenver-
Einsatz der Verstärkungsfasern
teilung sowie von Hybridstrukturen, beispielsweise glas- und
kohlenstofffaserverstärkte Halbzeuge
• Konstruktion und Fertigung von Umformwerkzeugen in
einem Haus
• Fertigung von Demonstratorbauteilen und Prototypen
FORMING SELECTIVE REINFORCED STRUCTURES
Selective reinforcement of composite blanks or pipes permits load-optimized structures with reduced weight
to be produced in resource-conserving operations. These can be formed into complex components in thermoforming operations. The non-homogeneous distribution of the thickness of the semi-finished product
and the diverse range of material properties of the hybrid semi-finished goods present particular challenges.
Advantages of Selective Reinforced Structures
Our Services
• Optimized load-bearing capacity of complex part geometries
• Manufacturing load-optimized composite blanks and
• Option of producing hybrid parts
• Lower costs for lightweight components achieved via the
optimum application of reinforcement fibers
structures
• Optimizing processes in terms of distortion and shrinkage
• Forming both semi-finished products with non-uniform
thickness distribution and hybrid structures such as glass and
carbon reinforced semi-finished products
• Designing and manufacturing forming molds and dies
• Producing demo-parts and prototypes
Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnologie IPT
Steinbachstraße 17
52074 Aachen
Germany
Telefon/Phone +49 241 8904-0
Fax +49 241 8904-198
[email protected]
www.ipt.fraunhofer.de/fvk
Ansprechpartner/Contact
Dr.-Ing. Michael Emonts
Telefon/Phone +49 241 8904-150
Fax +49 241 8904-6150
[email protected]

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