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Fertigung:

Bei der Composite Fertigung wird eine in die Werkzeugform integrierte Flächenheizung gerne als Alternative zum Autoklaven eingesetzt und sorgt für ein gleichmäßiges Erhitzen des CFK- oder GFK-Bauteils. Durch die direkte Beheizung von Werkzeugen wird der Fertigungsprozess effizienter und besitzt mehr Flexibilität. Folglich gehören die langen Wege in den Fertigungshallen und das umständliche Rangieren der Vergangenheit an. Außerdem fällt der Energieeinsatz deutlich geringer aus und beeinflusst damit die Kosten positiv.

Es gibt unterschiedliche Formen der Werkzeugheizung:

• Einbau in die Werkzeugform: Die Werkzeugheizung kann zum Beispiel durch Einlaminieren des Heizelements fest in der Werkzeugform verbaut werden.
• Integration ins Presswerkzeug.
• Ausführung als flexible Silikonhaube, die an die jeweilige Geometrie angepasst ist und von oben auf das Werkzeug aufgelegt wird.

Reparatur:

Auch die Instandsetzung kann sich als notwendig beweisen, um die Lebensdauer von Composite-Bauteilen zu steigern. So kann es durchaus vorkommen, dass durch unvorhersehbare Umwelteinflüsse die Oberfläche der Leichtbau Komponenten beschädigt werden und zeitnah repariert werden müssen.

Bei diesem Vorhaben ist es essentiell eine Epoxidharzschicht auf die Oberfläche aufzutragen, die dann in einem weiteren Schritt aushärten muss. Der Aushärtungsprozess muss präzise durchgeführt werden und ist ausschlaggebend für ein optimales Resultat. Dabei kommt es manchmal vor, dass Bauteile mit einer gekrümmten Oberfläche oder Form ausgebessert werden sollen. In diesen Fällen müssen sich die jeweiligen Heizelemente an diese Strukturen anpassen lassen. Aufgrund der Beschaffenheit von Heizmatten und ihrer Flexibilität lassen sich diese äußerst individuell an die vorliegenden Gegebenheiten adaptieren und beweisen sich somit als geeignetes Werkzeug zur Erreichung der benötigten Prozesswärme.

Zeitersparnis durch innovative Technologie:

Die innovativen Heizmatten aus Silikon von msquare sorgen für eine einfache Fertigung und Reparatur unter idealen Druckbedingungen. Integrierte Vakuumkanäle ermöglichen auch bei schlechten Wind- und Wetterverhältnissen Composite-Reparaturen.

Dafür sind in den Rand der Heizmatte Kanäle eingearbeitet und die Oberfläche der Heizmatte ist strukturiert wie ein Breather. Eine Vakuumpumpe entfernt die Luft durch die Kanäle und die Ränder der Heizmatte werden an die Composite Oberfläche gepresst, so dass die Reparaturstelle luftdicht versiegelt und der erforderliche Druck aufgebaut ist. Das spart Zeit und Verbrauchsmaterialien und überzeugt vor allem im Handling. Anhand eines integrierten Temperatursensors werden Temperaturschwankungen an der Oberfläche der Heizmatte zuverlässig nachgeregelt und eine konstante Temperatur für den Reparaturvorgang sichergestellt. Bedient wird die Heizmatte über die easyHeat App bequem vom Smartphone, Tablet oder PC. Egal ob für die Fertigung oder für die Instandsetzung, Heizmatten erbringen die benötigte homogene Wärmeverteilung problemlos.

Die direkte Beheizung von Werkzeugen macht den Fertigungsprozess von Composites schneller und effizienter. Im Vergleich zu einem Ofensystem besteht wesentlich mehr Flexibilität. So entfallen ineffiziente Wartezeiten bis der Ofen verfügbar ist. Aber auch das umständliche Rangieren mit den Werkzeugen und die langen Wege in den Fertigungshallen gehören der Vergangenheit an. Der Energieeinsatz ist deutlich geringer und Einsparung an Energiekosten immens. 

Es gibt unterschiedliche Formen der Werkzeugheizung:

• Einbau in die Werkzeugform: Die Werkzeugheizung kann zum Beispiel durch Einlaminieren des Heizelements fest in der Werkzeugform verbaut werden.
• Integration ins Presswerkzeug
• Ausführung als flexible Silikonhaube, die an die jeweilige Geometrie angepasst ist und von oben auf das Werkzeug aufgelegt wird

Der Hersteller msquare bietet flexible flächige Heizelemente, die entweder über Widerstandsdrähte oder über das induktive Verfahren FlexIn Heat® Wärme erzeugen. Temperaturen bis 400°C können realisiert werden. Damit ist die direkte Werkzeugheizung nicht nur für CFK oder GFK Strukturen geeignet sondern auch für Hochleistungs-Thermoplaste.

Beheizte Press-Werkzeuge

Die induktiven Heizelemente von FlexIn Heat® können auch in Presswerkzeuge eingebettet werden und bieten im Vergleich zu den herkömmlichen Heizpatronen den Vorteil, dass die Aufheizzeit des Werkzeugs deutlich verkürzt wird. Schnelles, kontrolliertes Abkühlen ist außerdem möglich so dass letztlich die Durchlaufzeit der Presse signifikant reduziert werden kann.

Silikonhaube mit Vakuumfunktion

Wenn man sich einen separaten Vakuumaufbau sparen möchte, dann eignen sich die Silikonhauben von msquare. Die Silikonhaube kann nicht nur heizen sondern wird auf Wunsch auch mit einer integrierten Vakuumfunktion ausgestattet. Dabei handelt es sich um Kanäle auf der Innenseite der Heizmatte, über die die Luft herausgesaugt wird. Neben der Vakuumfunktion können auch Ein- und Ausgänge für das Infiltrieren vorgesehen werden. So erschlägt man gleich mehrere Fliegen mit einer Klappe.

Digitalisierte Heizprozesse

Bei der Digitalisierung der Heizprozesse geht es vor allem darum mehrere Heizelemente zu Heizkreisen zu kombinieren. Es können auch einzelne Heizelemente angesteuert werden oder unabhängige Heizzonen definiert werden. Mit der easyHeat Software von msquare können zum Beispiel die Regelparameter angepasst und mehrere Heizrampen hinterlegt werden. Der kontinuierliche Datenlog sowie die Auswertung ist standardmäßig inbegriffen und kann automatisiert werden. Das Temperatur-Zeit-Profil wird grafisch ausgegeben und kann vom PC oder über mobile Endgeräte live eingesehen werden.

Fazit 

Ob mit elektrischen Widerstandsheizmatten oder mit induktiver Heiztechnologie, ob mit integrierter Vakuumfunktion oder mit aktiver Kühlung für Variotherme Prozesse – die Heizlösungen sind so vielfältig wie die Anwendungen in denen sie eingesetzt werden. Beim Hersteller msquare werden alle Komponenten der Heizsysteme selbst gefertigt, weshalb auch individuelle Anfragen gut bedient werden können.

Für Deutschland hat die Luft- und Raumfahrtindustrie ein wichtige und strategische Rolle. Die sehr innovationsstarke und forschungsintensive Branche verbindet Hightech-Lösungen aus Bereichen wie IT oder Produktion miteinander. Genau daraus begründet sich der weltweite Markterfolg. Für Start-ups ist dieser Sektor eine Herausforderung, sowohl hinsichtlich der sicherheitstechnischen Anforderungen wie auch der langen Entwicklungszeiträume und sich schnell verändernden Anforderungen.

Das Airbus BizLab ist ein globaler Beschleuniger für die Luft- und Raumfahrt, in dem Startups und Airbus-Intrapreneure die Umwandlung innovativer Ideen in wertvolle Unternehmen beschleunigen. Als eines von nur weniges Startups aus einer Vielzahl von Bewerbungen ist es der msquare GmbH 2019 gelungen, am Standort Hamburg teil dieses Accelerators zu werden. Neben dem Standort in Hamburg ist das BizLab in drei weiteren Startorten vertreten (Bangalore, Madrid und Toulouse). In der ersten Phase des Programmes ist es der msquare GmbH gelungen, mehrere unterschiedliche Bereiche für seine Technologie zu interessieren und zu begeistern. Im weiteren Fortschreiten des Programmes konnten mehrere UseCases erfolgreich evaluiert werden. Neben den Bereichen Reparatur von Composite-Bauteilen und Anwendungen für deren Fertigung wurden auch UseCases für Fertigungsideen für die Leichtbaumaterialien der Zukunft betrachtet. Im September konnte das Accelerator-Programm erfolgreich abgeschlossen werden. Die msquare GmbH wird vor allem im Bereich Reparaturlösungen für unterschiedliche Composite Bauteile verstärkt mit Airbus Operation zusammenarbeiten. Die Thematik Fertigung und neue Fertigungslösungen wird mittel- und langfristig weiterverfolgt.

Heraus zu heben beim BizLab Accelerator-Programm ist vor allem die direkte Nähe zu den relevanten Airbus-Abteilungen sowie ein großes Interesse der Mitarbeiter an Innovation und neuen Technologien. Durch den erhalt einer Airbus-Lieferantennummer ist es für Airbus-Mitarbeiter deutlich einfachen, auf die Produkte zu zugreifen und Dienstleistungen von msquare in Anspruch zu nehmen.