Experience Composites 2016 – mehr Leichtigkeit und Ressourceneffizienz im Maschinen- und Anlagenbau

Das Gemeinschaftsprojekt von Messe Augsburg, Carbon Composites e.V. und der französischen JEC Group zeigt Innovationen und Projekte aus Faserverbund für den Maschinen- und Anlagenbau in einem von sechs Branchen-Schaufenstern. Namhafte Aussteller aus der Industrie, Forschungseinrichtungen und Hochschulen zeigen anschaulich, was neue Werkstoffe in der Maschinen- und Anlagenindustrie, unter anderem zur Steigerung der Ressourceneffizienz und zur Stärkung der Massenproduktion, leisten können.

Erfolgsfaktor Ressourceneffizienz

Der Markt für ressourceneffiziente Maschinen und Anlagen ist ein Wachstumsmarkt. Durch konsequenten Leichtbau und den Einsatz innovativer Faserverbundmaterialien lässt sich etwa die aufzuwendende Energie für stark beschleunigte Massen signifikant reduzieren. Bei Produkten wie Antriebswellen oder Greifersystemen führt dies zu erheblichen Produktivitätsvorteilen. Produktionsmengen lassen sich durch verkürzte Taktzeiten mit Hilfe von höheren Beschleunigungen und weniger bewegten Massen steigern. Große Potentiale liegen in der Erschließung gänzlich neuer, wegweisender Anwendungsfelder. Professor Andre Baeten von der Hochschule Augsburg skizziert ein Szenario: „Zum einen sehe ich ein zukunftsstarkes Feld im Einsatz von Faserverbundmaterialien bei mechanischen Energiespeichersystemen und natürlich E-Mobility-Konzepten. Zum anderen lassen sich durch Funktionsintegration in Faserverbund-Maschinenkomponenten große Effekte erzielen. Ich denke hierbei an die Sensorik von Schallemissionen, Kräften und Momenten oder die online-Betriebsüberwachung. Da sprechen wir also über Faserverbund als einen wesentlichen Schlüsselfaktor in der Industrie 4.0.“

Entwicklung und Anwendungen

Schon lange sind Faserverbundmaterialien im Maschinen- und Anlagenbau ein Thema. Zunächst wurde der Werkstoff in Einzelanwendungen für spezialisierte Nischen wie Werkzeughalter, Greifer oder Verlängerungshülsen getestet. Schon bald waren Systemlösungen gefordert, die das Design, die Herstellung und den Service von Antriebswellen oder Papierwalzen aus Faserverbund integrieren. Heute erleben wir ein breites Anwendungsspektrum und die Erschließung neuer Märkte, wie z.B. im Werkzeugmaschinenbau, in der Fördersystemtechnik oder bei Transport- und Logistiksystemen, wo Leichtigkeit ein Schlüsselfaktor ist. Heute sind Faserverbundmaterialien in der Kraftübertragung (z.B. Antriebsstränge, Antriebswellen von PKWs, Pumpenräder aus CFK), in Motorenkomponenten (Ansaugkrümmer von Verbrennungsmotoren aus CFK), in hochdynamische Komponenten bei Textilmaschinen, im Transportwesen (z.B. Schiffsbau) oder in der Druck- und Papiertechnik (Papierwalzen aus CFK in Papiermaschinen) im erfolgreichen Einsatz.

Wegweisende Kooperationsprojekte: MAI Carbon, FORCIM3A

Zahlreiche Anstrengungen unternimmt das Spitzencluster MAI Carbon, z.B. im Rahmen des Projektes „MAI Span“ zur Entwicklung eines hybriden Leichtbau-Spannfutters mit integrierter Absaugung. Ebenso werden im Rahmen des Förderprojektes FORCIM3A, einem Zusammenschluss einschlägiger Unternehmen und Forschungseinrichtungen, die Überwindung von Hürden beim Einsatz von Composites im Maschinen- und Anlagenbau untersucht. Insbesondere geht es hier auch um Mischbauweisen aus CFK und Metall, etwa für Wellen, Walzen, Wellenausgleichselemente oder Tragarmstrukturen.

Herstellverfahren und eingesetzte Technologien

„Zu den gängigsten heute eingesetzten Herstellverfahren zählt heute die Wickeltechnik für rotationssymmetrische Composite-Bauteile, etwa bei Antriebswellen und Papierwalzen. Bei dreidimensionalen Versteifungselementen setzen wir vor allem auf die Flechttechnik. Bei Versteifungselementen und einfachen Profilen kommt die Pultrusion zum Einsatz und bei flächigen Strukturelementen und großen Stückzahlen hat sich das Nasspressen als effizient erwiesen“, erläutert Professor Andre Baeten die Produktionsumgebung. „Die eingesetzten Technologien sind insbesondere das Preforming mit eingeklebten Inserts und Funktionselementen, metallische Interfaces zu Maschinenkomponenten wie Schrauben, Lager und Zahnräder und die Sandwichbauweise zur Funktionsintegration“, so der Professor für Leichtbau und Faserverbundtechnologie an der Fakultät für Maschinenbau und Verfahrenstechnik an der Hochschule Augsburg weiter.

Starke Resonanz aus dem Maschinen- und Anlagenbau

Für Philip Häußler, Projektleiter der „Experience Composites – powered by JEC Group“ ist eine starke Präsenz des Maschinen- und Anlagenbau auf seiner Messe besonders wichtig: „Dieses Segment ist ein Grundpfeiler der deutschen Industrie und zudem in unserer Region traditionell besonders stark verankert. Wir wollen zeigen, wie Composites-Anwendungen und Leichtbau neue Impulse im Maschinen- und Anlagenbau setzen. Unsere Aussteller werden live präsentieren, was hier alles schon möglich ist und wo die Entwicklung hingeht.“ Entsprechend groß ist das Interesse im Maschinen- und Anlagenbau, auf der neuen Leitmesse in Augsburg auszustellen. Dr. Markus Lang von Voith Composites: „Wir freuen uns auf die neue Messe in Augsburg. Wir erwarten viele Impulse, gute Gespräche und gewinnbringende Kontakte. Wichtig ist für uns, dass wirkliche Innovationen in Augsburg zu sehen sind. Und natürlich wollen wir uns Geschäft weiter voranbringen. Nach Augsburg werden ja auch vor allem solche Unternehmen kommen, die in neue Anwendungen mit Faserverbundmaterialien und Leichtbau einsteigen wollen. Wir haben dabei das Gefühl, dass die Macher dieser Messe sich viel Neues einfallen lassen und wir ein wirklich tolles Event erleben werden. Dass die renommierte JEC Group und das Netzwerk CCeV mit im Boot sind, war für uns ein weiterer Grund dabei zu sein.“

Zukunftstrend Hybridbau

Einen starken Trend beim Einsatz von Faserverbundmaterielein im Maschinen- und Anlagenbau sieht der Spezialist Baeten in der Hybridbauweise: „Natürlich denke ich dabei an die Sandwichbauweise zur Funktionsintegration. Aber auch die Anbindung von Faserverbund-Maschinenelementen mit Hilfe von metallischen Interfaces, etwa bei Antriebswellen aus CFK oder mit Anschlussstücken aus Stahl diskutieren wir mit Unternehmen häufig“. Andre Baeten ist sich sicher, dass Composites den Maschinen- und Anlagenbau massiv bereichern werden, bei Maschinenelementen, Werkzeugmaschinen, Robotern und Automatisierungselementen, in der Mess- und Prüftechnik, der Verpackungsindustrie oder Fluidtechnik. „CFK und Leichtbau im Maschinen- und Anlagenbau bedeutet Ressourceneffizienz. Diese wiederum senkt die Kosten. Und genau hier will unser Event starke Impulse setzen. CFK in der Maschinen- und Anlagenindustrie soll nach unserer Messe in noch mehr Unternehmen ein Thema sein“, setzt Philip Häußler sich und seinem Team große Ziele.