Willkommen bei WHABEST
Willkommen in der Welt der Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe. Als leitender Entwicklungsingenieur und Fertigungsspezialist bei WHABEST Composite Solutions gewähre ich Ihnen heute einen exklusiven Einblick in unsere Produktionsstätte für technisch anspruchsvolle Kohlenstofffaser-Komponenten. Wir haben uns der Entwicklung und Herstellung maßgeschneiderter CFK-Strukturen verschrieben – von der initialen Konzeptidee über die Werkzeugkonstruktion bis hin zur qualitätsgesicherten Serienfertigung. Unser Maschinenpark vereint die wesentlichen Schlüsseltechnologien der Verbundwerkstoffherstellung unter einem Dach: das hochpräzise Faserwickelverfahren und das exakte Rollenwickeln unter Reinraumbedingungen mit vorimprägnierten Halbzeugen. Täglich erleben wir, wie aus Rohfasern und modernen Harzsystemen Bauteile entstehen, die den Anforderungen des Werkzeugmaschinenbaus, der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik oder der Druckbehälterindustrie gerecht werden. Unser Anspruch ist es, das volle Leichtbaupotential auszuschöpfen und Ihnen als Partner eine fertigungstechnisch optimierte und wirtschaftliche Lösung zu bieten.
Die Fertigung im Faserwickelverfahren
Das Faserwickelverfahren ist das zentrale Fertigungsverfahren für unsere rotationssymmetrisch belasteten Hohlkörper. In unserer Wickelabteilung betreiben wir portal- und auslegergebaute CNC-gesteuerte Wickelmaschinen mit bis zu sechs gesteuerten Achsen. Eine entscheidende Prozessgröße ist die definierte Faserspannung, die eine gleichmäßige Laminatdichte und Faserarchitektur sicherstellt. Unsere automatischen Spannvorrichtungen regeln die Vorspannung der einzelnen Rovings im Bereich von 5 bis 50 Newton in Echtzeit. Die Faserrovings durchlaufen ein temperiertes Harzbad mit exakt eingestellter Viskosität, bevor sie auf die rotierenden Wickeldorne treffen.
Die Auslegung des Lagenaufbaus erfolgt begleitend durch eine Finite-Elemente-Simulation. Wir passen den Wickelwinkel exakt an den späteren Lastpfad an. Axiale Kräfte werden durch eine steile Ablage nahe 0° geführt, Torsionsmomente durch eine ±45°-Ablage aufgenommen und radiale Druckbelastungen durch eine nahezu tangentiale Faserführung getragen. Nach vollständigem Faseraufbau erfolgt die Aushärtung des Bauteils unter kontrollierten Temperaturprofilen in Umluftöfen oder Autoklaven. Ein hoher Automatisierungsgrad des Wickelprozesses garantiert eine hervorragende Reproduzierbarkeit. Für die kundenspezifische Geometrie stellen wir präzisionsgedrehte Stahl-, Aluminium- oder wahlweise auswaschbare Gipsdorne her. Die spanende Nachbearbeitung der funktionalen Pass- und Aufnahmebereiche erfolgt auf modernen CNC-Drehmaschinen mit einem hohen Maß an Rundlaufgenauigkeit.
Projektanfrage und Erstberatung bei WHABEST
Sie stehen vor einer technischen Herausforderung, die sich mit den hervorragenden Eigenschaften der Kohlenstofffaser lösen lässt? Sie suchen einen zuverlässigen Partner für die Entwicklung und serielle Fertigung Ihrer CFK-Bauteile? Dann zögern Sie nicht, unser Team aus Ingenieuren und Werkstoffexperten zu kontaktieren. Wir begleiten Sie von der ersten Idee bis zur ausgereiften Serie.
Übermitteln Sie uns einfach Ihre konstruktiven Vorgaben – ob als technische Zeichnung, als 3D-CAD-Datensatz oder als erste skizzenhafte Lastdefinition. Unser Engineering-Team prüft umgehend die fertigungstechnische Machbarkeit, definiert den optimalen Lagenaufbau, empfiehlt das geeignete Faser-Harz-System und kalkuliert die notwendigen Werkzeugkosten sowie die Stückkostendegression über Ihre Zielstückzahl. Gemeinsam analysieren wir Ihre Anforderungen und erarbeiten ein auf Ihre spezifische Anwendung maßgeschneidertes Angebot. Wir freuen uns auf Ihre Herausforderung und auf eine erfolgreiche Partnerschaft im modernen Faserverbundleichtbau.
Entscheidende Kriterien bei der Auswahl von CFK-Rohren
Bei der Auswahl eines CFK-Rohres für eine industrielle Anwendung müssen Ingenieure und technische Einkäufer eine Reihe von Parametern sorgfältig abwägen. Der grundlegende Faktor ist das mechanische Anforderungsprofil. Handelt es sich um eine vorwiegend statische oder dynamische Last? Besteht die Hauptbelastung aus Biegung, Torsion oder axialem Zug und Druck? Die Antworten auf diese Fragen leiten maßgeblich die Wahl des Fasertyps, der Faserarchitektur und des Herstellungsverfahrens. Eine hohe Biegesteifigkeit erfordert andere Faserwinkel als eine reine Torsionssteifigkeit.
Parallel zu den mechanischen Werten sind die geometrischen Toleranzen zu definieren. Geradheit, Rundheit und die Maßhaltigkeit des Innen- und Außendurchmessers sind entscheidend für die spätere Fügbarkeit und Funktion im Gesamtsystem. Wir bieten bei Bedarf Präzision im Mikrometerbereich mit Innenpassungen nach H7-Norm. Die späteren Umgebungsbedingungen bestimmen die Auswahl des Harzsystems. Für Anwendungen mit sehr hohen Einsatztemperaturen oder der Notwendigkeit einer Flammwidrigkeit bedarf es spezieller Hochleistungsmatrizen. Nicht zuletzt spielen die Zielkosten und die Stückzahl eine entscheidende Rolle bei der Festlegung des optimalen Fertigungsverfahrens und erfordern eine enge Abstimmung zwischen Konstruktion und Fertigungstechnik.
Die fundamentale Bedeutung der Materialauswahl
Die Auswahl des richtigen Kohlenstofffasertyps ist das Fundament jedes Projektes. Hochfeste HT-Fasern mit einem Standardmodul von circa 240 GPa bieten eine exzellente Zugfestigkeit von über 4800 MPa und sind das wirtschaftliche Arbeitspferd für die meisten industriellen Standardanwendungen. Intermediate-Modul-Fasern und High-Modul-Fasern liefern eine signifikant höhere Steifigkeit von über 300 bis 600 GPa und sind in hochbelasteten Leichtbaustrukturen wie Roboterarmen oder Präzisionswellen unerlässlich. Ultra-High-Modul-Fasern finden nur in Nischenanwendungen mit extremen Steifigkeitsanforderungen Verwendung.
Der zweite fundamentale Pfeiler ist das Harzsystem. Die Matrix übernimmt die Kraftübertragung zwischen den Filamenten, schützt die Fasern vor Umwelteinflüssen und bestimmt die zulässige Einsatztemperatur (Glasübergangstemperatur Tg). Standard-Epoxidharze bieten hervorragende Haftung und Beständigkeit. Für thermisch hoch belastete Strukturen verwenden wir spezielle Epoxid-Formulierungen, Bismaleinimid- oder Phenolharz-Systeme. Die Faser-Matrix-Haftung, maßgeblich beeinflusst durch die Schlichte auf der Faseroberfläche, bestimmt die interlaminare Scherfestigkeit und damit die Betriebsfestigkeit des gesamten Laminats. Ein erfahrener Hersteller stimmt Faser und Harz exakt auf den Verarbeitungsprozess und die spätere Anwendung ab.
Die Partnerschaft mit einem erfahrenen Hersteller
Der entscheidende Erfolgsfaktor in der Zusammenarbeit zwischen Produktentwickler und Fertigungsspezialist ist das tiefe Verständnis der Prozessgrenzen und -möglichkeiten. Wir bei WHABEST verstehen uns daher als Entwicklungspartner, der bereits in der Konzeptphase Stellung zu Ihrer Konstruktion bezieht. Eine frühzeitige fertigungsgerechte Optimierung, die sogenannte Design-for-Manufacturing-Beratung, vermeidet spätere Änderungskosten und verkürzt die Zeit bis zur Markteinführung drastisch.
Ein erfahrener Hersteller kann Sie aktiv bei der Optimierung des Lagenaufbaus und der Detaillierung der Anbindungspunkte unterstützen. Gemeinsam mit dem Kunden führen wir eine Prozess-FMEA durch, um kritische Fertigungsschritte frühzeitig zu identifizieren und abzusichern. Die Definition von Frei gabe- und Überwachungsmerkmalen im Erstmusterprüfbericht sichert die spätere Serienqualität. Darüber hinaus sind wir in der Lage, komplexe Wickelwerkzeuge sowie Vorrichtungen für den Autoklav- und Ofenprozess im eigenen Haus zu konstruieren und zu fertigen. Dies garantiert Ihnen höchste Flexibilität, kurze Reaktionszeiten und eine durchgängige Verantwortung vom Rohmaterial bis zur Versandlogistik.
Fertigungsqualität und Zertifizierung
Qualitätssicherung ist bei WHABEST kein optionaler Prüfschritt, sondern ein integraler und zwingender Bestandteil der gesamten Wertschöpfungskette. Unser Qualitätsmanagementsystem ist selbstverständlich nach der internationalen Norm ISO 9001 zertifiziert. Für Kunden aus sicherheitskritischen Branchen, wie der Luft- und Raumfahrt, erfüllen wir die strengen Vorgaben der EN 9100.
Die zerstörungsfreie Prüfung beginnt unmittelbar nach dem Aushärteprozess. Mittels hochauflösender Ultraschallprüfung sowohl im C-Scan- als auch im Phased-Array-Verfahren detektieren wir selbst kleinste Delaminationen, Porositäten oder Faserfehlstellungen in der Tiefe des Laminats. Alternativ setzen wir die aktive Thermografie zur effizienten Oberflächenprüfung großvolumiger Bauteile ein. Parallel zur ZfP validieren wir die errechneten mechanischen Kennwerte durch zerstörende Prüfungen an Begleitproben. Wir prüfen die interlaminare Scherfestigkeit, die Biege- und Zugfestigkeit sowie den E-Modul auf modernen Universalprüfmaschinen.
Jeder Fertigungscharge legen wir auf Wunsch ein Abnahmeprüf zeugnis nach DIN EN 10204 bei. Die durchgehende Serialisierung jedes einzelnen Bauteils garantiert eine lückenlose Rückverfolgbarkeit aller eingesetzten Rohmaterialchargen, aller Prozessparameter und aller Prüfergebnisse über den gesamten Lebenszyklus des Produktes. Bei WHABEST vertrauen wir auf geprüfte Prozesse und zertifizierte Qualität.
Rollenwickelverfahren und die Verarbeitung vorimprägnierter Halbzeuge
Ergänzend zum Wickelverfahren verfügen wir über eine eigenständige Fertigungslinie für das Rollenwickelverfahren. Hier verarbeiten wir ausschließlich vorimprägnierte Halbzeuge – die sogenannten Prepregs. Diese zeichnen sich durch einen exakt definierten Harzgehalt von typischerweise 33 bis 40 Gewichtsprozent und eine hochpräzise Faserarchitektur aus. Der Verzicht auf ein Nassharzbad führt zu einer extrem geringen Porosität von unter einem Prozent und hervorragenden mechanischen Eigenschaften in der Dickenrichtung.
Die Prepregs werden kühlgekettet eingelagert und vor der Verarbeitung unter kontrollierten Bedingungen aufgetaut. Der Zuschnitt der Bahnen erfolgt auf hochgenauen CNC-Cuttersystemen. Moderne Laserprojektionssysteme assistieren un serem Fachpersonal bei der exakten Positionierung der Zuschnitte auf dem Wickeldorn – dies ist insbesondere bei komplexen Stufenaufbauten mit Ply-Drops unabdingbar. Der eigentliche Rollwickelprozess konsolidiert den gestaffelten Lagenaufbau unter definiertem Anpressdruck und Temperatur. Die Aushärtung im Autoklaven oder in der beheizten Rollwickelstation erfolgt unter einem kontrollierten Vakuum- und Druckprofil mit definierten Heizraten. Das Ergebnis sind Bauteile mit höchster Präzision in Bezug auf Geradheit, Rundheit und Maßhaltigkeit der Innen- und Außendurchmesser. Für sichtbare Anwendungen garantieren wir eine makellose Oberflächengüte ohne Lufteinschlüsse.
Weiterführende Fachbeiträge
Vertiefen Sie Ihr Wissen mit unseren weiteren Fachpublikationen aus dem Hause WHABEST. Lesen Sie unseren Grundlagenartikel über die Herstellung und Verarbeitung von Prepreg-Materialien für industrielle Hochleistungsrohre. Informieren Sie sich über die Qualitätssicherung von CFK-Bauteilen mittels zerstörungsfreier Prüfverfahren wie der aktiven Thermografie und der Ultraschallprüfung. Erfahren Sie mehr über die Auswahl der passenden Matrix – Thermoplaste vs. Duromere – in Abhängigkeit von den späteren Umgebungsfaktoren. Und nicht zuletzt tauchen Sie ein in die Trends der Hochdruck-Wasserstoffspeicherung im Faserwickelverfahren und die daraus resultierenden Anforderungen an die Prozesstechnik.