Endlosfaserverstärkte unidirektionale Laminatschichten mit thermoplastischem Matrixsystem bieten exzellente Materialeigenschaften und eigenen sich in hervorragender Weise als Leichtbauwerkstoff in industriellen und technischen Bereichen. Der überwiegende Anteil an Strukturkomponenten ist dabei durch dreidimensionale Oberflächen charakterisiert. Automatisierte Tapelege- oder Tape Placement Verfahren bieten die Möglichkeit, belastungsoptimierte und ondulationsarme thermoplastische FVK-Komponenten herzustellen. Die bis heute entwickelten Fertigungssysteme konnten das laserunterstützte Thermoplast-Tapelegeverfahren jedoch nicht auf dreidimensionale Formen übertragen, da hierzu eine system- und prozesstechnische Weiterentwicklung des laserunterstützen Verfahrens erforderlich ist.

Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Erweiterung der bestehenden Prozessgrenzen des laserunterstützen Tape Placement Verfahrens auf ein dreidimensionales Bauteilspektrum. Eine zentrale Fragestellung ist der Einfluss von Werkzeuggeometrie, Maschinensystem und Ablegeprozess auf das Tape Placement Verfahren unter Minimierung der eingesetzten Prepregbreite.

Auf Basis einer durchgeführten Analyse des Tape Placement Prozesses auf einer definierten dreidimensionalen Demonstratorgeometrie erfolgt zunächst die Ableitung erforderlicher system- und prozesstechnischer Anforderungen. In einem zweiten Schritt wird aufzeigt, wie diese Anforderungen in einem Tape Placement System integriert und umgesetzt werden können. Darüber hinaus wird ein Lösungsansatz für die Fixierung der ersten Lage auf der Werkzeugform gegeben. Unter Verwendung eines entwickelten Tape Placement Systems zur Ablage auf dreidimensionalen Werkzeugflächen werden abschließend die Prozess- und Verfahrensgrenzen mit diesem Verfahren im Rahmen einer Prozessentwicklung identifiziert. Hierzu wird unter Zuhilfenahme einer definierten 3D-Werkzeuggeometrie der Einfluss von geometrischen Kenn- und Einstellgrößen auf die Entstehung von Ablegeeffekten untersucht.