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Schnelles noch schneller machen durch den Leichtbau

Die KARL MAYER Technische Textilien GmbH – Impulsgeber und Trendsetter im Carbon-Composite-Bereich

Die Themen Energieeffizienz und Umweltschutz gewinnen in der Produktion an Bedeutung und sind mit ihren Anforderungen Wachstumsmotoren für den Leichtbau – Grund genug für die Textilbranche, optimistisch in die Zukunft zu sehen: Basis für die Komponenten mit dem geringen Gewicht und der hohen Performance sind Verbundwerkstoffe mit textilen Verstärkungen.

Die Gelege zur Kraftaufnahme bestehen bei anspruchsvollen Anwendungen aus Carbonfasern und werden auf Multiaxialwirkmaschinen hergestellt, vorzugsweise von der KARL MAYER Technische Textilien GmbH. Das Unternehmen mit Sitz in Chemnitz ist führend bei der Herstellung des spezialisierten Fertigungsequipments. Für den Carbon-Composite-Bereich hat es vor allem die Multiaxialwirkmaschine COP MAX 5 und die Faserspreizanlage FSA 800 im Angebot. Zudem unterstützt der innovative Hersteller ausgewählte Brancheninitiativen wie das Projekt C³ – ein Vorhaben der deutschen Bundesregierung zur Förderung von Textilbeton – oder die Arbeitsgemeinschaft Hybride Leichtbau Technologien, die vom Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V. (VDMA) gegründet wurde. In einem Gespräch mit dem Pressevertreter des VDMA-Fachzusammenschlusses äußerte sich Jochen Schmidt, Geschäftsführer von KARL MAYER Technische Textilien und Vorstandsmitglied der Arbeitsgemeinschaft, über das Engagement seines Unternehmens für die zukunftsträchtige Leichtbaubranche.

Anwendungen zwischen Praxis und Vision

Mit ihren Vorzügen überzeugen die Composite-Maschinen aus dem Hause KARL MAYER Technische Textilien im Markt. Das KARL MAYER-Tochterunternehmen erwirtschaftet heute bereits 15 bis 20 % des Gruppenumsatzes. Dabei beliefert der Hersteller unterschiedliche Branchen. „Größter Bereich für den Einsatz von Carbon ist nach wie vor die Luftfahrt, inzwischen dicht gefolgt von der Automobilindustrie. Hier ist das Wachstum besonders groß. Und auch in der Windkraft ist Carbon im Kommen“, sagt Jochen Schmidt. Die Windkraftbranche nutzt derzeit noch überwiegend Gelege aus Glas, um Kunststoffverbundlösungen für Rotorblätter zu verstärken. „Die Fliehkräfte bei einem sich drehenden Flügel sind gigantisch groß. Da sorgen die Fasergelege für die notwendige Festigkeit“, so Jochen Schmidt. Stahl – ausreichend fest, aber vergleichsweise schwer – sei bei dieser Anwendung ebenso keine Alternative wie in vielen anderen Industriezweigen. Daher will Jochen Schmidt mit seinem Unternehmen tiefer in den Carbon-Composite-Bereich einsteigen. „Ziel ist es, im Carbonmarkt weitere Entwicklungen voranzutreiben, denn wir sehen hier großes Potenzial. Wir rechnen im Carbonbereich über die nächsten Jahre mit einem kontinuierlichen Wachstum“, so der Geschäftsführer. Hoffnungsträger sei dabei insbesondere der Maschinenbau: „Immer wenn Teile schnell beschleunigt werden oder große Massen bewegt werden müssen, dann lohnt sich der Einsatz von Carbon.“

Zudem setzt Jochen Schmidt auf das Thema Textilbeton: die Verwendung von Carbongelegen anstelle von Stahl zur Betonarmierung. „Die Carbonfaserkonstruktionen sind leichter und hinsichtlich der Tragfähigkeit deutlich leistungsfähiger als üblicher Bewehrungsstahl“, weiß der Geschäftsführer. Zudem roste der Werkstoff nicht. Damit könne der übliche Korrosionsschutz durch eine starke Betonüberdeckung eingespart werden – mit positiven Effekten auf die Bauteildicke, und damit auf die notwendige Betonmenge bzw. den Ressourcenverbrauch. Die schlanken Betonkonstruktionen ließen sich darüber hinaus freier formen und in bisher nicht realisierbaren Architekturen einsetzen.

Einziger Wermutstropfen bei all den Vorteilen: Der Werkstoff Carbon ist relativ teuer. Laut Jochen Schmidt gibt es aber viele Anwendungen, bei denen die Materialeinsparung so groß ist, dass sich der Einsatz lohnt. Als Beispiel nennt er die Sanierung von Brücken. Hier lassen sich die Stahlmatten, die mit Beton unterlegt werden, durch Carbongelege ersetzen, um gegebenenfalls Kosten zu sparen und die Nachhaltigkeit beim Bau zu fördern.

Must-haves für die Carbonfaserverarbeitung

Abgestimmt auf die besonderen Belange bei der Verarbeitung der sensibel zu behandelnden Carbonfasern hat KARL MAYER Technische Textilien die COP MAX5 entwickelt. Mit der Maschine können Gelege mit sehr geringen Flächengewichten umgesetzt werden. Unter 70 g/m² pro Lage bei der Verwendung von 12-K-Carbonrovings sind möglich.

Die COP MAX5 arbeitet mit parallelem Schusseintrag und verfügt standardmäßig über drei variabel einstellbare Schusslegersysteme. Der Schuss wird durch den Einsatz moderner Werkstoffe und komplexer Detaillösungen schonend und mit hoher Frequenz eingebracht. Er wird entweder online oder offline dem Wirkprozess zugeführt. Die beiden Varianten unterscheiden sich im Wesentlichen durch das Management des Spreizprozesses – eines Fertigungsschritts, bei dem das Carbonfasermaterial egalisiert und für die Kraftaufnahme beim späteren Gebrauch optimal vorbereitet wird.

Bei der Online-Version wird der Carbonroving von Spulen aus einem Tangentialgatter abgezogen und aktiv, also direkt im Schusseintragsvorgang, gespreizt. Der Materialabzug erfolgt dabei spannungskonstant und kontinuierlich. Bei der Offline-Version werden vorgespreizte trockene unidirektionale (UD) Bänder von Scheibenspulen zum Schusseintrag geliefert. Die UD-Bänder entstehen im Vorfeld auf einer Faserspreizanlage, bevorzugt auf einer FSA 800. Die Maschine wurde für das Spreizen von Endlos-Filamentgarnen entwickelt und benötigt keine Fixierhilfsmittel wie Klebegitter.

Ob Online- oder Offline-Prozessführung, das vorgelegte Carbonfasermaterial wird auf der COP MAX5 durch intelligente technische Lösungen mit hoher Spannungskonstanz und damit Gleichmäßigkeit verarbeitet. Zu den durchdachten Features gehören eine integrierte effiziente Lageunterstützung, ein optimiertes Zuführungs- und Legeprinzip auf der Grundlage eines geschnittenen Schusses sowie speziell gestaltete Einhänge- und Transportelemente.

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