Leichtbau | Wie man den 3D-Druck nutzen kann, um Leichtbauteile mit Faserverstärkung herzustellen, untersuchen Forscher an der TU Dresden.
Einen System-Druckkopf, mit dem sich Verstärkungsfasern aus Hybridgarn im 3D-Druck-Verfahren verarbeiten lassen, haben Wissenschaftler am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden entwickelt. Der Druckkopf wird im Innovationslabor für generative Fertigung am ILK eingesetzt.
Für den Leichtbau bieten additive Fertigungsverfahren ein großes Potenzial, da sie in der Wahl der Form viele Freiheiten lassen. Das Schmelzschicht-Verfahren (Fused Deposition Modeling – FDM) gehört zu den erfolgreichsten Varianten. Die strukturellen Eigenschaften so hergestellter Komponenten sind bisher jedoch begrenzt, da unverstärkte Werkstoffe verwendet werden. Der am ILK entwickelte Druckkopf soll es nun ermöglichen, endlosfaserverstärkte Thermoplasten im 3D-Druck-Verfahren zu verarbeiten. Die Eigenschaften und Anforderungen von Faserverbunden wurden bei der Entwicklung berücksichtigt.
Der Druckkopf kann kommerzielle Hybridgarne im 3D-Druck verarbeiten und dreidimensionale Objekte mit hohem Faservolumengehalt erzeugen. Ausgangsmaterial für den Druck-Prozess ist ein Hybridgarn aus Glasfasern und Polypropylen als Verstärkungs- und Matrixkomponente. Damit werden endlosfaserverstärkte Strukturen mit 35 % Faservolumengehalt hergestellt. Das neue Verfahren soll es ermöglichen, flexibel, effizient und günstig auch sehr komplexe Bauteile herzustellen, die hohen mechanischen Beanspruchungen gerecht werden. Mit dem neuen Faserdrucker wurden erste Demonstrationsobjekte gedruckt.
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