Mehr Flexibilität für hochbelastete Bauteile

  • 09. March 2016

Kombination aus 3D-Druck und Faserverbund-Techno­logie ver­bindet An­passungs­fähig­keit mit Robust­heit.

Der 3D-Druck gewährleistet maximale Flexibilität für Form und Funktion des Bauteils, der Faserverbundkunststoff sorgt für die entsprechende Stabilität, auch unter hoher Belastung. Das Fraunhofer-Institut für Pro­duk­tions­techno­logie IPT untersucht mit seinen Verbund­partnern das kombi­nierte Her­stellungs­ver­fahren jetzt im Rahmen des BMBF-geför­derten Forschungs­projekts LightFlex.

Demonstratorbauteil

Abb.: Generativ gefertigtes Demonstrator­bau­teil, das mit Faser­verbund­kunst­stoff gefügt wurde. (Bild: Fh.- IPT)

Spritzgussbauteile aus Kunststoff, die zur Verstärkung mit Faser­verbund­kunst­stoffen kombiniert werden, haben einen großen Nachteil: Sie lassen sich nur schlecht an individuelle Wünsche oder Bedürfnisse anpassen. Da teure und unflexible Spritzgießwerkzeuge zum Einsatz kommen, ist die Fertigung in der Regel nur in Großserien erschwinglich. Auch spezielle Funktionalitäten oder Änderungen in der Bauteilentwicklung lassen sich nur durch aufwändige Nachbearbeitungsschritte einbringen. Die Herstellung von Kleinserien oder gar Prototypen scheitert deshalb an den hohen Kosten.

Die am Projekt LightFlex beteiligten Forscher planen daher, für solche Anwendungs­fälle die Spritz­guss­kompo­nente durch eine generativ gefertigte zu ersetzen: Durch den 3D-Druck lassen sich die Bauteile nahezu beliebig individu­alisieren und mit den gewünschten Funktionen versehen, bevor sie mit einem thermo­plastischen Faser­verbund­kunst­stoff gefügt werden und so die erforder­liche Belast­bar­keit erreichen. Um die Belast­bar­keit der Bau­teile zu opti­mieren, werden für die FVK-Komponente Organo­bleche aus uni­direk­tionalen Halb­zeugen verwendet. Anstelle von Standard­ware mit fest­ge­legten Abmaßen kommen hier jedoch für den indivi­duellen Anwendungs­fall zuge­schnittene Organo­bleche zum Einsatz, die auf einer vom Fraun­hofer IPT aufge­bauten Anlage end­kontur­nah gefertigt werden. Das minimiert Verschnitt und führt zu deut­lichen Ein­sparungen bei den mit hohem Energie­aufwand herge­stellten Kohlen­stoff­fasern. Die Organo­bleche kombi­niert das Fraun­hofer IPT in einem Thermo­forming-Prozess mit der 3D-gedruckten Struktur. Ins­ge­samt umfasst LightFlex die gesamte Prozess­kette im Sinne einer vernetzten, adaptiven Produktion – von der Halb­zeug­her­stellung bis zur Besäumung mit dem Laser­strahl.

Fh.-IPT / RK

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