Sandwichaufbau

SCHWERTBERG/PARIS. Auf der JEC World 2026 in Paris zeigte Engel, wie sich Drohnenrotorblätter aus thermoplastischen Verbundwerkstoffen effizient, in reproduzierbarer Qualität und vollautomatisiert in der Serie fertigen lassen. Der international tätige Maschinenbauer präsentiert dafür eine skalierbare Fertigungslösung, die hohe Bauteilperformance, integrierte Geräuschreduktion und Nachhaltigkeit in einem durchgängigen Prozess vereint.

Mit seiner Spritzguss- und Automatisierungskompetenz überträgt Engel bewährte Prinzipien der Großserienfertigung auf den Composite-Leichtbau Im Mittelpunkt steht eine hocheffiziente Prozessintegration, die die wesentlichen Schritte – Einlegen der Verstärkungslagen, Formgebung, Funktionalisierung und Entnahme des fertigen Rotorblattes – in einem kontinuierlichen Zyklus im Spritzgießwerkzeug zusammenführt.

Leicht, belastbar und endkonturnah
Zentrales Element des gezeigten Verfahrens ist ein struktureller Sandwichaufbau aus carbonfaserverstärkten thermoplastischen Tapes und einem spritzgegossenen Kurzfaser-Compound. Die Tapes bilden die lasttragenden Decklagen des Rotorblatts und werden im Werkzeug präzise positioniert sowie mittels Vakuum fixiert. Dadurch lassen sich die Verstärkungen exakt entlang der Lastpfade auslegen – Material wird nur dort eingesetzt, wo es für die strukturelle Performance erforderlich ist.

Im nächsten Prozessschritt wird die Kernkomponente aus einem Kurzfaser-Thermoplast zwischen die zuvor positionierten Tapes eingespritzt und stoffschlüssig mit den Decklagen zur endkonturnahen Bauteilstruktur verbunden. Um das Leichtbaupotenzial zusätzlich auszuschöpfen, wird die Kernkomponente physikalisch mittels MuCell geschäumt: Dadurch reduziert sich das Bauteilgewicht bei gleichbleibender struktureller Leistungsfähigkeit. Das Ergebnis ist ein leichtes und zugleich hochbelastbares Rotorblatt, bei dem Formgebung, strukturelle Funktion und Materialverbund in einem automatisierten Zyklus realisiert werden. Nach einem definierten Endbeschnitt ist das Bauteil unmittelbar einsatzbereit.

Funktionale Integration und Designfreiheit
Ein wesentlicher Vorteil des Spritzgießprozesses liegt in der hohen Designfreiheit. Geräuschreduzierende Elemente wie gezackte Hinterkanten lassen sich direkt über austauschbare Werkzeugeinsätze ohne zusätzliche Bearbeitungsschritte in die Bauteilgeometrie integrieren. So können akustische Anforderungen moderner Drohnen-anwendungen – insbesondere im urbanen Umfeld – gezielt adressiert werden, um Lärmimmissionen zu reduzieren.

Engel zeigte den Prozess live auf einer holmlosen Engel victory 120 Spritzgießmaschine mit easix 6-Achs-Roboter. Die holmlose Bauweise bietet den nötigen Freiraum, um Materialzuführung, Handling und Entnahme vollständig zu automatisieren. Damit sind Zykluszeiten von unter 60 Sekunden pro Rotorblatt erreichbar.

Entwicklung im Verbund starker Partner
NeoBlade wurde als interdisziplinäres Forschungsprojekt entlang der gesamten Wertschöpfungskette konzipiert. Ziel war es, aeroakustische Auslegung, Werkstoff- und Werkzeugentwicklung, Prozessautomatisierung sowie Nachhaltigkeitsbewertung frühzeitig miteinander zu verzahnen und in eine industriell umsetzbare Gesamtlösung zu überführen. Projektpartner sind Alpex Technologies, Energieinstitut an der JKU Linz, FACC Operations, Plastic Innovation und die TU Wien (Aircraft Systems Research Group).

Im Projekt wurden unterschiedliche Thermoplastsysteme untersucht – von hochtemperaturbeständigen Werkstoffen bis hin zu kosteneffizienten Alternativen. Auch Compounds mit recycelten Carbonfasern wurden eingesetzt. Lebenszyklusanalysen zeigten eine deutliche Reduktion des CO₂-Footprints gegenüber etablierten duroplastischen Prozessen. Ein zusätzlicher Vorteil: Thermoplaste sind grundsätzlich wiederverwertbar. Produktionsabfälle und Bauteile am Ende ihrer Lebensdauer können damit leichter in den Materialkreislauf zurückgeführt werden.

Neben den Nachhaltigkeitsaspekten stand auch die Wirtschaftlichkeit im Fokus: Der zentrale Kostenvorteil thermoplastischer Prozesse liegt vor allem in der industriellen Skalierbarkeit – etwa durch Mehrfachkavitäten – sowie in sehr kurzen Zykluszeiten und einem hohen Automatisierungsgrad.

Von Rotorblättern zu Hochvolt-Batteriedeckeln
Neben dem Rotorblatt präsentierte Engel auf der JEC ein weiteres Exponat auf Basis der thermoplastischen Sandwich-Injection-Moulding-Technologie: einen Hochvolt-Batteriedeckel aus flammhemmendem Thermoplast in der Größe von 1,3 x 1,8 m. Das Bauteil wurde als Finalist der JEC World Innovation Awards 2026 ausgezeichnet und unterstreicht die Skalierbarkeit des Verfahrens – von rund 30 cm kleinen Rotorblättern bis hin zu großflächigen Strukturbauteilen.
Der Batteriedeckel kombiniert geringes Gewicht, hohe Steifigkeit und vollständige Rezyklierbarkeit. Funktionen wie Abstandshalter oder Befestigungspunkte können direkt im Prozess integriert werden.