Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) mit lokal variierenden Matrixmaterialien lassen sich mit einem neuen Verfahren herstellen, dem so genannten TFP-Print-Prozess. Damit bekommen Konstrukteure und Designer neue Möglichkeiten für die Entwicklung von FKV-Bauteilen. Das neue Verfahren erweitert das Tailored Fibre Placement (TFP), das bereits am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) entwickelt wurde. Damit lassen sich sehr steife und belastungsgerechte Leichtbauteile für die Luftfahrt- und Automobilindustrie herstellen. Die Technik ist aber auch für die Medizintechnik sowie für Sportgeräte interessant.
Potenzial für weitere Einsatzgebiete entsteht, wenn Verstärkungsfasern in Verbundbauteilen durch TFP-Print mit mehreren polymeren Matrixmaterialien verbunden werden. So lassen sich zum Beispiel mit Hilfe von Elastomeren lokal biegeweiche Zonen realisieren, was für Gelenke in der Orthopädie- und Rehatechnik oder für Soft-Robotik interessant ist.
Um die lokalen Bauteileigenschaften gezielt zu beeinflussen, haben die IPF-Mitarbeiter der Gruppe um Prof. Axel Spickenheuer den bisherigen TFP-Automaten um einen generativen Schritt erweitert. Gemeinsam mit Partnern entwickelten sie dafür einen Druckkopf. Dieser erlaubt es, direkt nach der Faserablage ein erstes polymeres Matrixmaterial an definierten Positionen aufzubringen. Das textile Fasermaterial wird so lokal imprägniert.
Im nachfolgenden Schritt lässt es sich mit einem klassischen Infiltrationsverfahren mit einem zweiten Matrixmaterial in den bisher trockenen Bereichen vollständig tränken. Das Verfahren ist bereits zum Patent angemeldet.
Die Arbeitsgruppe Komplexe Strukturkomponenten mit Prof. Spickenheuer, Simon Konze, Nicole Schmidt, Dr. Tales de Vargas Lisbôa und Sascha Bruk erhilet für die Entwicklung des neuen Verfahrens den Innovationspreis 2021 des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) und des Vereins zur Förderung des IPF.
