Integrated Gripping-system for Heating and Preforming of Thermoplastic Unidirectional Tape Laminates

Forming and overmolding of thermoplastic multi-layer UD-tape laminates has become increasingly important due to its potential for large-scale production. In the process the tape laminates have to be heated above melting temperature of the polymer in an infrared heater and then transported into the mold. To guarantee the formability of the laminate the temperature has to be maintained above the melting temperature during handling. To improve part quality a preforming of the tape laminate prior to overmolding is preferable. Integration of the preforming step in the handling process allows the shortening of the process route. In this work a gripping-system which allows further heating and preforming of the laminate during the handling process is presented. The temperature losses during transport have been modelled using the Stefan-Boltzmann law. By means of temperature measurements it is shown, that the integrated infrared-heaters allow a compensation of the cooling during handling, resulting in lower maximum heating temperature in the upstream infrared heating field and therefore a reduction of heating time and degradation of the polymer. The repeatability of the handling-integrated preforming has been evaluated using three-dimensional overlays of the resulting 3D-shaped laminates acquired by a laser scanning arm

AUTOMATED MANUFACTURING OF LARGE, THREE-DIMENSIONAL CFRP PARTS FROM DRY TEXTILES

At present, the manufacturing of large parts from carbon fiber reinforced plastic in aerospace is mostly done by manual labor. One of the objectives of The Center of Lightweight Production Technology in Augsburg, Germany, is to transfer manual production methods into automated processes. This work addresses the process chain starting with dry textiles, via production integrated quality assurance, to a cured part. A gripper system is required to handle the pliable and delicate dry carbon fiber textiles in the preforming process. The project aims to develop such a system and establish an automated application. A final demonstration of the system’s capabilities allows evaluation of the current level of maturity and usability. Sensor technology is to be integrated into the production process for quality assurance purposes. The position and draping of cutpieces are determined by laser light section technique and fiber angle measurement. This allows detection of process parameters and potential deviations in the production chain. Corrections can be applied early, which offers a clear advantage over the current inspection of the finished component. Yet another focus is the enhancement of the setup for resin infusion. The application of a pretailored VAP membrane using a mechanized layup system allows for fast, robust and repeatable vacuum bagging with a significant reduction of manual labor. The presentation will give insight to the development of the gripper system, quality assurance measures, and semiautomated vacuum bagging including their current level of maturity

Entwicklung eines Verfahrensablaufes zur Herstellung von Batteriezellstapeln mit großformatigem, rechteckigem Stapelformat und kontinuierlichen Materialbahnen

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs in der Automobilindustrie und die Realisierung der Energiewende erfordern leistungsfähige Energiespeicher. Hierfür weisen elektrochemische Energiespeicher, insbesondere Li-Ionen Batterien, großes Potential auf. Eine zentrale Herausforderung bei der Herstellung von großformatigen Li-Ionen Batteriezellen ist die Stapelbildung, die wechselnde Anordnung von Anode, Separator und Kathode. Die Stapelbildung hat maßgeblichen Einfluss auf die realisierbaren Stapeldesigns und damit auf die Eigenschaften einer Batteriezelle. Ein Batteriezellstapel, welcher mit gestapelten Einzelblättern aufgebaut ist, weist die besten Eigenschaften derzeitiger großformatiger Batteriezellen auf. Nachteilig ist bei diesem Stapeldesign jedoch, dass die kontinuierlichen Ausgangsmaterialbahnen zu Einzelblättern konfektioniert werden müssen. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Stapeldesign konzipiert, welches die positiven Eigenschaften einer einzelblattgestapelten Zelle aufweist und gleichzeitig aus kontinuierlichen Materialbahnen besteht, sodass eine maximale Elektrodenflächenausnutzung der Materialbahnen erzielt werden kann und keine Konfektionierung der Elektrodenflächen erforderlich ist. Kern dieser Arbeit ist die Erarbeitung eines Verfahrensablaufes für die Herstellung des Stapeldesigns. Zunächst werden die wesentlichen Anforderungen an Stapeldesign und Stapelbildung abgeleitet. Basierend auf dieser Analyse erfolgt die Konzeptionierung eines neuen Stapeldesigns. Anschließend wird ein geeigneter Produktionsablauf zur Herstellung des konzipierten Stapeldesigns entwickelt. Von zentraler Bedeutung ist hierbei die Materialbahnformung um 180°. Für diese werden die erforderlichen Materialbahnverläufe definiert und notwendige Werkzeugkomponenten abgeleitet