Können Mehrachs-Gewebe die Herstellung von Verbundbauteilen vereinfachen und beschleunigen?

Im Bereich der Verbundwerkstoffherstellung gewinnen neben der „Leistungsfähigkeit“ zunehmend auch Effizienz und Konsistenz an Bedeutung. Traditionelle einaxiale Gewebe sowie Gewebe mit Leinwand- oder Köperbindung haben bereits ein hohes Maß an Leistungsreife erreicht. Dennoch bestehen bei den eigentlichen Formgebungsprozessen weiterhin Herausforderungen, darunter aufwändige Schichtaufbauverfahren, eine hohe Abhängigkeit von manueller Arbeit und lange Produktionszyklen. Daher werden Multiaxialgewebe zunehmend in der Windenergie, der Luft- und Raumfahrt, dem Schienenverkehr sowie bei hochwertigen industriellen Strukturkomponenten eingesetzt. Damit stellt sich die Frage: Können Multiaxialgewebe die Herstellung von Verbundbauteilen tatsächlich vereinfachen und beschleunigen?

Welches Problem löst das Multiaxialgewebe im Kern?

Ein Multiaxialgewebe integriert Fasern, die in mehreren Winkeln – beispielsweise 0°, ±45° und 90° – ausgerichtet sind, in einer einzigen strukturellen Schicht durch ein Warpknitting-Verfahren in einem einzigen Prozessschritt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen unidirektionalen Geweben, die „mehrere Lagen“ erfordern, ermöglichen multiaxiale Gewebe bereits auf Materialstufe ein kombiniertes mechanisches Orientierungsdesign.
Das bedeutet:

(1) Die strukturelle mehrachsige Lastaufnahme ist nicht mehr von komplexem Schichtenstacking abhängig.
(2) Die Konstruktionsphilosophie verschiebt sich vom „Schichtenstapeln“ hin zur „strukturellen Integration“.

Aus der Fertigungsperspektive: Wie vereinfacht sie den Prozess?

In der praktischen Produktion sind die durch multiaxiale Gewebe bewirkten Änderungen äußerst anschaulich.

→ Die Auflege-Schritte werden deutlich reduziert.

Was zuvor mehrere Lagen unidirektionaler Gewebe erforderte, die wiederholt in präzisen Winkeln aufgelegt wurden, lässt sich nun mit einer oder nur wenigen Lagen multiaxialer Gewebe erreichen. Dies reduziert nicht nur die Anzahl der Arbeitsschritte, sondern minimiert zudem Winkelfehler, die bei manuellem Auflegen entstehen können.

→ Höhere Umformeffizienz

Bei Verfahren wie RTM, VARTM und Vakuum-Infusion bieten mehrachsige Gewebe eine überlegene strukturelle Stabilität und widerstehen Verschiebungen sowie Knitterbildung. Dadurch wird eine schnelle, gleichmäßige Harzdurchtränkung ermöglicht – insbesondere vorteilhaft bei großflächigen Komponenten.

→ Einfachere Steuerung der Prozesskonsistenz

Da die Faserrichtungen bereits auf Gewebestufe „verriegelt“ sind, wird die Produktleistung stabiler. Dies unterstützt eine skalierbare Produktion und die konsistente Reproduktion von Qualität.

Kann es die Fertigung tatsächlich „beschleunigen“?

Die Antwort lautet: Ja, bei Anwendungen für Strukturkomponenten.

Obwohl die Materialkosten pro Quadratmeter höher liegen können als bei herkömmlichen Geweben, zeigen die gesamten Fertigungskosten:

(1) Kürzere manuelle Laminierzeiten

(2) Geringere Nacharbeit- und Ausschussraten

(3) Kürzere Zykluszeiten für die Werkzeugbelegung

Nach umfassender Berechnung ist die Liefer-Effizienz pro Strukturkomponente tatsächlich höher. Dies ist ein zentraler Grund dafür, dass mehrachsige Gewebe in Windenergieanlagen-Blättern und schalenförmigen Strukturkomponenten breit eingesetzt werden.

Die Materialauswahl verändert die Fertigungsmethoden neu

Für kleinformatige produkte , solche mit extrem komplexen Geometrien oder solche, die spezifische Oberflächentexturen erfordern, bieten herkömmliche Gewebe nach wie vor Flexibilitätsvorteile.

Mehrichtungsgewebe zeigen jedoch außergewöhnlichen Wert in den folgenden Szenarien:

(1) Tragfähige Strukturkomponenten

(2) Großformatige, dünnwandige Verbundteile

(3) Serienfertigung in hohem Volumen mit Anspruch an Konsistenz und Effizienz

Mehrichtungsgewebe stellen mehr als nur einen Materialersatz dar – sie verändern die Konstruktions- und Fertigungslogik von Verbundbauteilen. Sie ermöglichen es, die strukturelle Integrität bereits auf Materialstufe zu erreichen und machen die Fertigung wieder effizienter und beherrschbar.

Für Verbundhersteller, die Effizienz, Stabilität und Skalierbarkeit priorisieren, entwickeln sich Mehrichtungsgewebe zunehmend von einer „Option“ zu einer „Bevorzugten Wahl“.