Datenanalyse für verkettete NFK-Prozesse und datengestützte Prozessführung für die NFK-Bauteilformgebung (DatProNat)

Im KMU-Projekt DatProNat (Datenanalyse für verkettete NFK-Prozesse und datengestützte Prozessführung für die NFK-Bauteilformgebung) entwickelt die Firma Strucnamics Engineering GmbH ein Analysesystem, mit dem Herstellungsprozesse in der Fertigung von naturfaserverstärkten Kunststoffbauteilen untersucht und optimiert werden können. Das Analysesystem soll besonders sensible Fertigungsschritte wie zum Beispiel die Formgebung verbessern. Geleitet werden die Arbeiten von Dipl.-Ing. Christian Prescher.

Herausforderung 

Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) sind Verbundwerkstoffe aus einem Kunststoff wie Polyesterharz oder Epoxidharz und Naturfasern wie zum Beispiel Hanf oder Chinaschilf. Sie sind aufgrund ihrer geringen Dichte sehr leicht, splittern weniger als glasfaserverstärkte Kunststoffe und verursachen bei der Verarbeitung keinen gesundheitsschädlichen Staub. Zudem ist ihre Herstellung unabhängig vom Erdölpreis, und da sie den Anteil erneuerbarer Rohstoffe im fertigen Produkt steigern, verursachen sie auch einen vergleichsweise geringen CO2-Fußabdruck.

In der Impulspartnerschaft LaNDER3 arbeiten die Hochschule Zittau / Görlitz und regional ansässige Unternehmen daran, vernetzte Fertigungstechnologien und Recyclingprozesse für NFK zu entwickeln. Die in den verschiedenen LaNDER3-Projekten erhobenen abstrakten Messwerte müssen jedoch in lesbare Prozessdaten umgewandelt werden, um die Herstellungsprozesse zu optimieren; und auf dem Markt verfügbare Softwarelösungen sind für diese Aufgabe in der Regel nicht flexibel genug ausgelegt.

Ziele und Vorgehen 

Im Projekt DatProNat will die Strucnamics Engineering GmbH als LaNDER3-Wirtschaftspartner eine Software entwickeln, die die Messdaten aus vernetzten NFK-Produktionsprozessen entsprechend verarbeitet und visualisiert. Dazu bestimmt das Projektteam in einem ersten Schritt die Anforderungen an Datenmenge und Performance, Schnittstellen, Auswertungs- und Visualisierungstechnologien sowie die Verknüpfung der Prozessdaten; außerdem soll analysiert werden, wie sich speziell beim Formgebungsprozess die Prozessführung auf die Bauteilequalität auswirkt, um gezielt rückwirken zu können. In weiteren Arbeitspaketen wird dann die Software konzipiert, und das Team erstellt ein Zusatzmodul zur intelligenten Prozesssteuerung. Im Rahmen eines möglichst agilen Entwicklungsprozesses werden die neu entwickelten Teile der Anwendung schon während des Projektverlaufs erprobt und evaluiert.

Innovationen und Perspektiven 

Der Markt für Verbundmaterialien entwickelt sich immer stärker in Richtung automatisierte und effiziente Serienfertigung. Für NFK-Bauteile gibt es inzwischen eine große Nachfrage aus der Automobilindustrie, die zunehmend solche Verbundstoffe in PKW und LKW verbaut. Effiziente Technologien für die Serienproduktion von NFK werden also von der Industrie dringend benötigt, um die Nachfrage bedienen zu können. Die im Projekt DatProNat entwickelte Software soll solche Produktionsprozesse ermöglichen. Innerhalb des LaNDER3-Netzwerks können die Entwicklungen ebenfalls direkt weiterverwertet und in die Demonstratoranlage integriert werden. So kann das Gesamtkonzept einem industrietauglichen „proof of concept“ unterzogen werden. Des Weiteren können die im Rahmen von DatProNat entwickelten Softwarelösungen auch auf andere Verbundwerkstoff-Technologien angepasst werden und eröffnen der Strucnamics Engineering GmbH so zusätzliche Anwendungsgebiete.