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Donnerstag, 19. Oktober 2017, Ausgabe Nr. 42

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Start-up-Porträt

Stück für Stück zur Stabilität

Von Matilda Jordanova-Duda | 22. Juli 2016 | Ausgabe 29

Sie sind extrem fest und leicht, aber schwer herzustellen. Deshalb sind komplexe Konstruktionen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) teuer. Die Cevotec GmbH schickt sich an, die Produktion serientauglich und somit preiswerter zu machen. Der Clou: Bauteile werden aus vielen kleinen Stückchen automatisch zusammengepuzzelt.

BU Cevotec Team
Foto: Cevotec

Das Cevotec-Team besteht aus den Ingenieuren Felix Michl und Neven Majic sowie dem Betriebswirt Thorsten Gröne (v. l.).

Egal, wie heftig die Wellen auch brechen: Die Top-Boards des bayerischen Herstellers North Kiteboarding brechen nicht. Sie halten allen Torsionskräften stand. Die Bretter sind bretthart. Mitverantwortlich dafür: drei Kohlefaser-Streifen. In eleganter Kurvenform ziehen sie sich durch das laminierte Sportgerät.

Die schwarzen Bänder bestehen aus vielen kleinen Stücken (Patches), die passgenau neben- und übereinander kleben. Sie wurden mithilfe der Fiber-Patch-Placement-Technologie (FPP) produziert. Das innovative Verfahren ist eine Entwicklung des Lehrstuhls für Carbon Composites an der TU München. 2015 haben sich die Jungingenieure Felix Michl und Neven Majic sowie Betriebswirt Thorsten Gröne damit selbstständig gemacht. Behilflich bei der Gründung ihrer Cevotec GmbH in der bayerischen Landeshauptstadt war Lehrstuhlinhaber Klaus Drechsler. Technologiepartner ist Airbus.

Foto: Cevotec

Ein Pick-and-Place-Roboter legt die Patches in hoher Geschwindigkeit lastpfadgerecht auf eine 3-D-Form ab.

 2017 sollen die ersten vollautomatischen Produktionsanlagen für die Serienherstellung von Carbonprodukten auf den Markt kommen. Das Material bietet viele Vorteile, wird aber heute vielfach von Hand verarbeitet. „Um eine Orthese herzustellen, braucht es circa anderthalb Stunden für 45 Einzelteile“, sagt Gröne. Um das nun zu beschleunigen und zu automatisieren, unterteilt Cevotec zunächst das CAD-Modell virtuell in Patches. Die Daten werden in die Anlage eingespeist und die Stücke aus einem dünnen Band Trockenkohlefaser geschnitten, wobei jedes Stück einzeln auf Fehler geprüft wird. Dann nimmt ein Greifer den Patch und legt ihn auf seinen vorausberechneten Platz auf einer 3-D-Form ab. Dort kleben die Faserstücke fest, in mehreren Lagen übereinandergeschichtet: „Die Wandstärke können wir auf diese Weise individuell bestimmen“, erklärt der Cevotec-Geschäftsführer. Im letzten Schritt wird das Teil mit Harz getränkt und gehärtet.

Für die Faserverbundindustrie sei der additive Ansatz ein Novum. Entscheidend sei die Faserausrichtung, betont Gröne: Deshalb habe das Puzzle bessere mechanische Eigenschaften als ein Teil aus Endlosfaser. „Bei gekrümmten Bahnen und nichtlinearem Kraftverlauf erreichen wir eine Verbesserung der Steifigkeit und Festigkeit bis zum Faktor 2,5.“ Zugleich könne der Materialeinsatz um 20 % bis 30 % reduziert werden.

Die Ausrichtung der Fasern nach dem Kraftfluss ist der Natur abgeschaut. Knochen und Baumstämme sind beispielsweise nach dem gleichen Prinzip aufgebaut.

Eine weitere Besonderheit des Patchwork-Ansatzes ist seine Schönheit. Mit seinen Hologrammeffekten bietet er Designern eine neue Spielwiese.

Die selbst entwickelte Software ist das Kernstück der Cevotec-Expertise. Bei den Produktionsanlagen arbeitet das Jungunternehmen mit einem etablierten Maschinenbauer und Automatisierungsspezialisten zusammen: Der Name soll wegen laufender Verhandlungen noch geheim bleiben. Auf jeden Fall verspricht Gröne Industrie 4.0 pur: „Software und Hardware sind ein Paket. Sensoren messen alle Produktionsparameter und wir können jedes Faserstück vollständig dokumentieren.“ Als Service bietet Cevotec den Kunden an, ihre Produktentwürfe für das FPP-Verfahren zu digitalisieren und Prototypen für Testzwecke zu bauen.

Foto: Cevotec

Der Patch-Greifer passt sich komplexen Konturen perfekt an. Während er die Patches zur Form transportiert, aktiviert er sie thermisch.

Nachdem die Ausgründung durch das Förderprogramm „Exist-Technologietransfer“ des Bundeswirtschaftsministeriums mit 500 000 € gefördert wurde, präsentierte Cevotec das Konzept potenziellen Investoren. Mit Erfolg: In einer ersten Finanzierungsrunde konnten die Münchener 1,75 Mio. € vom Hightech-Gründerfonds, Bayern Kapital und drei Business Angels einsammeln. Zusätzliche Fördergelder kommen aus dem Exist-Programm (zweite Phase) sowie von der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) und den Start-up-Programmen Founder.org sowie TechFounders/UnternehmerTUM.

Inzwischen kämen, so Gröne, Anfragen zur Technologie aus ganz Europa wie auch aus Asien und den USA. „Besonders hoch ist das Interesse bei den Firmen, die gerade dabei sind, ihre Produktion zu skalieren.“ Beispiel: ein Hersteller von Motorradhelmen. „Er hat seit zehn Jahren Topmodelle aus Carbon im Programm und die Handarbeit mittlerweile so optimiert, dass wir mit unserem Prototyp noch ein bisschen langsamer sind“, gibt der Cevotec-Gründer zu. „Allerdings entfallen bei unserer Technologie aufwendige Vor- und Nacharbeiten.“ Dazu käme die Möglichkeit, 24 Stunden am Tag zu produzieren.

Selbst Teile, die bereits aus CFK bestehen, können deutlich leichter werden

Entsprechend ist das Start-up „mitten in der Einstellungswelle“: Aus derzeit sieben Vollzeit- und fünf Teilzeitmitarbeitern sollen bis Ende 2017 knapp 20 volle Stellen und nach einer weiteren Finanzierungsrunde noch mal so viele werden. Die Runde wird man brauchen, um den Prozess mit weiteren Materialien zu erproben. Möglich ist der Einsatz von präimprägnierten Fasern oder Thermoplasten.

Außerdem sollen neue Anwendungen für das Verfahren gefunden werden. Neben dem innovationsfreudigen Sport- und Freizeitmarkt sieht der Geschäftsführer das größte Potenzial im Maschinenbau. „Bei großen Bauteilen aus Carbon können wir gegenüber herkömmlichen Umformmethoden ein Fünftel des Gewichts sparen, indem wir mehrere Standardlagen durch eine kraftflussgerechte Patch-Schicht ersetzen.“

Doch was ist mit der Auto- und der Luftfahrtindustrie, den Pionieren der Carbonverarbeitung? Als junges Unternehmen da einen Fuß in die Tür zu kriegen, sei gar nicht so leicht, meint Gröne. Als Technologiepartner von Airbus und Zögling der ESA dürfte Cevotec aber die besten Voraussetzungen dafür haben: Erste Pilotprojekte sind in Sicht.

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