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Carbon ist aufgrund seiner hervorragenden Materialeigenschaften und der einzigartigen Optik ein faszinierender Grundstoff, dessen Anwendungsmöglichkeiten fast keine Grenzen gesetzt sind.

Interessiert es Sie, mit welchen Fertigungstechniken wir unsere Kohlefaserbauteile herstellen? Wir zeigen sie Ihnen.


Modellherstellung

Grundlage zum Herstellen eines Kohlefaserbauteils ist eine Form (= Werkzeug). Zum Herstellen eines Werkzeugs wiederum ist ein Modell/Urmodell erforderlich.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, Modelle für Motorräder herzustellen:

Die übliche Methode ist, ein Originalteil – z.B. eine Kunststoff-Radabdeckung - dafür zu nutzen. Weil das Urmodell zum Herstellen mehrerer Werkzeuge eingesetzt werden soll, ist zunächst die Anfertigung eines provisorischen Werkzeuges (üblich aus GFK im Handlaminierverfahren) notwendig.

Mit diesem provisorischen Werkzeug wird anschließend das Urmodell hergestellt, das in einem aufwendigen Arbeitsprozess noch modifiziert, gespachtelt und lackiert werden muss.

Eine andere weitverbreitete Methode zur Modellherstellung und auch zum Verwirklichen eigener und ausgefallener Designideen ist die Modelliertontechnik. Hier wird direkt am Motorrad mit dem Modellierton (auch Clay genannt) modelliert und danach wie bei der ersten Methode mit einem provisorischen Werkzeug das Urmodell angefertigt.


Clay-Modell eines Hitzeschutzes am Auspuff

Bei der professionellsten Fertigungsmethode (die wir überwiegend anwenden), wird das Urmodell anhand von CAD-Daten (die mit einem speziellen Programm konstruiert oder auch eingescannt werden) mit einer CNC-Fräsmaschine aus dem Block fräsbaren Spezialkunststoff wie z.B. Ureol gefräst.

Diese Methode ist auch das Standardverfahren der Formel 1 und Moto-GP.



CAD–Modell eines Kupplungsdeckels


Modellherstellung auf 5-Achsen CNC Fräsmaschine

Wenn es ganz besonders schnell gehen muss, kann ein Werkzeug auch direkt aus einem Aluminium oder Epoxidharzblock gefräst werden.


Aluminiumwerkzeug „Mirror Plates Ducati Panigale“

Das Modell aus Fräskunststoff (Ureol), Aluminium oder Epoxidharz dient nun als Urmodell.


Der nächste Schritt ist die

Formherstellung

Um den doch sehr extremen Bedingungen im einem Autoklaven  (3-7 bar Druck und 100-140°C Temperatur) standzuhalten, sollten die Werkzeuge entweder aus Aluminium (ist vom Handling bei größeren Werkzeugen etwas schwierig) oder eben aus Kohlefaser gebaut werden.

Wir wenden für das Herstellen eines Kohlefaserwerkzeuges das Vakuum-Infusionsverfahren an.

Dieses Verfahren ist noch relativ neu (ca.10 Jahre) und wurde in der Luftfahrtindustrie entwickelt. Dieses Verfahren ermöglicht sehr hochwertige und sehr widerstandsfähige Werkzeuge zu bauen, die mehrere hundert Zyklen im Autoklaven ohne Qualitätseinbußen überstehen.

Das Vakuum-Infusionsverfahren setzt aber ein großes Maß an Erfahrung voraus. Wir arbeiten damit, weil es nicht nur das derzeit beste sondern auch das für die Gesundheit unbedenklichste Verfahren ist, ein Kohlefaserwerkzeug herzustellen.


Vakuum-Infusion eines Werkzeuges für eine Radabdeckung


Produktionswerkzeug aus Kohlefaser für eine Radabdeckung


Produktion eines Bauteils aus Kohlefaser

Für die Motorrad-Bauteilproduktion wenden wir ausschließlich das Autoklaven-Verfahren an. Hierzu werden aus verschiedenen Kohlefaser-Prepreggeweben (Prepreg= mit Epoxidharz vorimprägniertes Kohlefasergewebe) passgenaue Zuschnitte ausgeschnitten, die anschließend anhand eines Laminierplans in das jeweilige Werkzeug eingelegt werden.

Ein komplexes Bauteil kann aus über 50 verschiedenen Lagenzuschnitten bestehen, deshalb nummerieren wir die Einzelteile. Den materialsparenden Zuschnitt gewährleistet bei uns eine dafür eingesetzte Nesting-Software.

 

(Nesting-Software für materialoptimierten Zuschnitt)

Die erstellten Daten (Cut-File) werden an unseren CNC-Cutter gesendet, der die einzelnen Teile zuschneidet und gleichzeitig kennzeichnet.



(CNC-Cutter)


(CNC-Cutter)

Die einzelnen Prepeg-Zuschnitte werden in einer vorgegebenen Reihenfolge (anhand des Laminierplans) in Handarbeit in die zuvor mit Trennmittel behandelte Form gelegt. Weil die Prepeg-Lagen nur in einem engen Temperaturbereich optimal zu verarbeiten sind, findet das bei uns in einem klimatisierten Raum statt. Ist es zu kalt, haften die einzelnen Lagen nicht in der Form; ist es zu warm, werden sie sehr klebrig und sind dann nur sehr schwer zu verarbeiten.

 
(Einlegen von Prepreg-Lagen in das Werkzeug)

Dem Einlegen der einzelnen Prepeg-Lagen folgt ein sogenannter Vakuumaufbau:

Auf das Gewebe wird eine Trennfolie und ein Saugflies gelegt und das ganze Werkzeug in einen Vakuumsack gepackt, der luftdicht verschlossen wird.

Der Vakuumsack wird im Autoklaven an die dort integrierte Vakuumpumpe angeschlossen.

 
(Autoklav gefüllt mit Werkzeugen in Vakuumsäcken)

Damit während des Härtungsprozesses ständig kontrolliert werden kann, ob der Vakuumsack dicht bleibt, hat jedes einzelne Bauteil seinen eigenen Vakuumschlauch.

 
(Vakuumkontrolle am Autoklav)

Der Autoklav wird verschlossen und der Zyklus gestartet. Jeder Zyklus dauert je nach verwendetem Prepeg-Material ca. 3 – 4 Stunden. In jedem Zyklus steuert ein voreingestelltes Programm die Temperatur- und Druckverhältnisse im Gerät.

Nach Abschluss des Zyklus wird das Werkzeug aus dem Vakuumsack entnommen, der Vakuumaufbau entfernt und das ausgehärtete Kohlefaserbauteil entformt.

An den Bauteilen werden noch die Außenkonturen besäumt und je nach Bedarf Löcher gebohrt oder Luftschlitze gefräst.

Dies geschieht auf unserer 5-Achsen-CNC-Fräsmaschine, weil nur dort eine optimale Genauigkeit der Bauteile erreicht werden kann.

Auch dafür muss für jedes einzelne Bauteil eine Vorrichtung gebaut werden, auf der dieses mittels Vakuum fixiert wird. Darüber hinaus wird ebenfalls für jedes einzelne Bauteil ein CNC-Programm erstellt. Dazu nutzen wir unser Tebis CadCam-System.

Gibt es von einem Bauteil keine CAD-Daten, digitalisieren wir die Bauteilkontur mit einem 3-D-Messarm direkt von einem Musterbauteil.



5-Achsen-CNC-Fräsmaschine im Einsatz


 

Nach Beendigung des Programmes auf der CNC-Fräsmaschine wird das Bauteil entnommen und manuell entgratet.

Besteht das jeweilige Bauteil aus mehreren einzelnen Bauteilen oder sind noch verschiedene Halter oder Metallbuchsen einzukleben, wandern die Teile in unsere Klebeabteilung.

Hier werden die Kohlefaserteile mit speziellen 2-komponentigen Klebstoffen mit einem Dosiergerät (spezielles Gerät zum Auftragen von Klebstoffen mit programmierbarer Dosiermenge) verklebt. Um auch hier eine möglichst hohe Maßgenauigkeit zu erhalten, verwenden wir nicht selten ganz spezielle, von uns angefertigte Klebelehren.





(Klebelehre Side Panels Ducati Diavel)


(Dosiergerät)

Nach der Reinigung erfolgt die erste Qualitätskontrolle, bevor das Bauteil in unserer

Lackierabteilung weiterbehandelt wird.


Für die Lackierung wird das Bauteil penibel gereinigt und die Oberfläche leicht angeraut; so werden letzte Trennmittelrückstände entfernt. Wir verwenden hierfür für kleine, verwinkelte Bauteile eine Nassstrahlanlage, große Bauteile werden in Handarbeit vorbereitet.

Auf einem speziellen Lackierwagen fährt das Bauteil in die Lackierkabine. Hier wird mittels einer Spritzpistole der Klarlack aufgetragen. Wir verwenden einen OEM-Lack ( mit Automobilhersteller-Zulassung) in glänzender und matter Ausführung.

Die Lackierabteilung ist eine der wichtigsten Bereiche unserer Produktion. Die Lackierung dient nicht nur dem Schutz des Bauteils vor Umwelteinflüssen wie UV-Strahlung und Feuchtigkeit, sondern verleiht ihm auch diese unvergleichliche dreidimensionale Carbonoptik.

Nach dem Trocknen der lackierten Teile erfolgt eine weitere Qualitätskontrolle, bei der noch eventuelle Staubeinschlüsse beseitigt werden. Letztere sind bei uns sehr selten; unsere professionelle Lackierkabine mit gefilterter Zuluft verhindert diese zuverlässig.

 

Das Ergebnis

ist ein sehr hochwertiges Kohlefaserbauteil, das wir mit viel Können und Erfahrung und großem technischen Aufwand passgenau hergestellt haben.

Das Bauteil ist versandfertig und wird unseren geschätzten Kunden über viele Jahre Freude bereiten.

 

 


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