Tailored Blank Line

Faserverstärkte Verkleidungen oder Strukturelemente sind in Zeiten des Leichtbaus sehr gefragt, vor allem in der Luftfahrt- und Automobilbranche. Um die Produktionskosten zu reduzieren, steht die Automatisierung der Prozesse derzeit ganz oben auf der Agenda der Teile-Hersteller. Wie ein integrierter und automatisierter Prozess aussehen kann, zeigt der mittelständische Anlagenbauer Dieffenbacher, ein Familienunternehmen in der Nähe von Heilbronn mit hohem Innovationspotenzial im Bereich Composites. Speziell für die Verarbeitung thermoplastischer Fasertapes (LFT) hat Dieffenbacher die Tailored Blank Line entwickelt, bestehend aus drei aufeinander abgestimmten Maschinen, die zusammen den kompletten Fertigungsprozess abbilden. Vollautomatisch, versteht sich. So entstehen in kurzen Zykluszeiten konturnahe, dreidimensionale Bauteile mit reduziertem Verschnitt und hoher Genauigkeit. Damit ist die Tailored Blank Line großserientauglich.

Fiberforge legt Tapes automatisch

Die erste Maschine in der Fertigungslinie, Fiberforge genannt, stellt das sogenannte Layup her. Die mit Kohle-, Glas- oder Naturfasern verstärkten Tapes werden entsprechend der digitalen Vorgabe von den Spulen abgelängt und auf dem Montagetisch platziert. Weil dreh- und verfahrbar, ermöglicht der Tisch die Ablage der unidirektionalen Tapes entsprechend der vorgegebenen Lastprofile für die Teile. Mit Ultraschall-Schweißpunkten fixiert Fiberforge die Tape-Lagen, so kann das Layup sicher per Roboter an die nächste Maschine übergeben werden.

Konsolidierung per Fibercon

Die nächste Station in der Prozesskette dient dazu, die Layups zu konsolidieren, also vor allem Lufteinschlüsse zu beseitigen, die beim Legen der Tapes nicht zu vermeiden sind. Dafür werden die Werkstücke per Infrarot-Heizung auf bis zu 400°C aufgeheizt. In der Fibercon finden gleich drei Werkstücke Platz, damit ist der hohe Durchsatz garantiert.

Finale Verformung mit der Fiberpress

Wieder greift ein Industrieroboter das inzwischen zum Tailored Blank gereifte Bauteil aus der Fibercon und legt es in das Werkzeug der Fiberpress ein. Die kompakte Presse überführt mit Pressdrücken von bis zu 50000 kN das flache Laminat in das dreidimensionale Fertigbauteil. Seine Kurzhubzylinder kommen mit wenig Hydrauliköl aus und erlauben auch in diesem Prozessschritt kurze Zykluszeiten. Die Bauweise der Presse ist aus Sicherheitsgründen offen gehalten, damit jederzeit einsehbar ist, was im Pressbereich passiert. Insgesamt arbeiten die Maschinen, wie es für automatisierte Anlagen notwendig ist, in einem für Menschen unzugänglichen Areal.

Von der Wärmekammer zur Presse

Die wesentlichen Designelemente flossen im Anschluss dann auch in die Fibercon ein, etwa mit Fasen konturierte Front, die weiße Grundcolorierung, die blauen Akzente. Anders als die Fiberforge präsentiert sich die Fibercon optisch sehr ruhig, passend zur eher aktionsarmen Aufheizfunktion. Große Glasflächen erlauben auch hier den schnellen visuellen Check der Abläufe – auch aus der Ferne. Sehr viel dynamischer arbeitet schließlich die Fiberpress, aufgrund der offenen Bauweise spielt sich das Design primär im oberen Bereich der Presse ab. Die Fronten zeigen wieder die Dieffenbacher-Elemente wie angefaste Kanten, die auch der Farbtrennung dienen. Diese Verkleidung mit großer, zentraler Wartungsklappe, verjüngt sich zur Mitte hin und betont so die massiven Lager und Führungen der Presse. Im Presstisch unten findet der Formverlauf von oben seine Entsprechung, die Schleppketten wurden als betonende Designelemente einbezogen. Alle drei Machinen verbindet neben dem formalen Thema der Fase auch der Umgang mit der Farbebenen. Während Weiß und Blau, die CI-Farben des Unternehmens, die oberste Priorität haben und die wesentlichen Bereiche betonen, rücken sekundäre Bereiche, etwa Verkleidungen von Schaltschränken, mit ihrem Hellgrau zurück. Dunkelgrau wiederum steht für statische Elemente, etwa den Unterbau oder den Sockelbereich.

Designaward in Gold für Fiberforge

Mit dem Tapeleger, der Fiberforge begann das Familiendesign. Dabei betont die Gestaltung von defortec mit seiner Linienführung den Verarbeitungsprozess, links beginnend bei den freistehenden Tape-Spulen, über den eingehausten Zuschnittbereich hin zum Legetisch. Transparente Flächen geben den Blick frei auf das Innere, große Türen erleichtern die Wartung. Während das Design die Aufmerksamkeit auf den Bereich der Aktion lenkt, bleiben Vakuum-Einheit und Steuerschrank untergeordnet. Beim Internationalen Designpreis des Landes Baden-Württemberg, dem Focus Open, erhielt die Fiberforge im Jahr 2017 den Gold-Award in der Kategorie der Investitionsgüter.

Fiberforge

Fibercon

Fiberpress

defortec sorgt für Familiendesign

Für alle drei Anlagen der Prozesskette entwickelte defortec das Industrial Design. Die Gestaltung verfolgt dabei zwei Ziele: Erstens soll sie den drei Anlagen, in Größe, Layout und Funktion absolut unterschiedlich, zu einer visuell erkennbaren Familie verschmelzen. Zweitens: Auch die typischen Designelemente von Dieffenbacher sollen sich wiederfinden. Eine ganz und gar nicht triviale Aufgabe, die ein tiefes Verständnis des Fertigungsprozesses voraussetzte und zugleich unter engen wirtschaftlichen Vorgaben stand.

Die defortec-Leistungen im Überblick

 

• Prozessanalyse
• Designentwürfe unter Berücksichtigung von Wirtschaftlichkeit und Wartungsthemen
• Durchgängige Designsprache für alle Maschinen
• Design für innovativen Herstellungsprozess

 

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Ein kleines Glossar, das die Verständigung über Design vereinfachen soll. Zum Glossar
"Funktionalismus"

Beim Funktionalismus steht das Design nicht im Vordergrund, sondern die bestimmte Funktion des Gegenstandes. Das Design ergibt somit aus der Funktionalität des Gegenstandes. Diese Funktion kann aus technischer, oder praktischer Sichtweise ergeben. Die Höhepunkte des Funktionalismus traten nach dem zweiten Weltkrieg bis zum Ende der 70-Jahre in Erscheinung. Im Vordergrund steh dabei immer der Verwendungszweck und nicht die ästhetische Form. Die Gestaltung ist im Normalfall nüchtern, sachlich und gradlinig. Die technischen, funktionalen Aspekte werden gegenüber der (ästhetischen) Form betont.