Leichtbau

3D-Druck kombiniert mit Faserverbundkunststoff

| Redakteur: Linda Kuhn

Beispielbauteil für die Kombination aus 3D-Druck und Faserverbundwerkstoff.
Beispielbauteil für die Kombination aus 3D-Druck und Faserverbundwerkstoff. (Bild: Fraunhofer IPT)

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Individualität und Anpassungsfähigkeit müssen zu Robustheit und Stabilität nicht im Widerspruch stehen: Produkte wie Sitzschalen für Automobile, von denen beides verlangt wird, sollen dafür in Zukunft in einer Kombination aus 3D-Druck und Faserverbund-Technologie hergestellt werden. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT untersucht jetzt mit seinen Verbundpartnern das kombinierte Herstellungsverfahren im Bmbf-geförderten Forschungsprojekt „Lightflex“ und stellt erste Ergebnisse auf der Fachmesse JEC vom 8. bis 10. März 2016 in Paris vor.

Spritzgussbauteile aus Kunststoff, die zur Verstärkung mit Faserverbundkunststoffen kombiniert werden, haben einen großen Nachteil: Sie lassen sich nur schlecht an individuelle Bedürfnisse anpassen. Da teure 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 aufwendige Nachbearbeitungsschritte einbringen. Die Herstellung von Kleinserien oder gar Prototypen scheitert deshalb an den hohen Kosten.

Individualität und Stabilität

Daher planen das Fraunhofer IPT und seine Partner im Projekt „Lightflex“ nun, für solche Anwendungsfälle die Spritzgusskomponente durch 3D-Druck zu ersetzen. So 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.

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Um die Belastbarkeit der Bauteile zu optimieren werden für die Faserverbundkunststoff-Komponente sogenannte Organobleche aus unidirektionalen Halbzeugen verwendet. Anstelle von Standardware mit festgelegten Abmaßen kommen hier für den individuellen Anwendungsfall zugeschnittene Organobleche zum Einsatz, die auf einer vom Fraunhofer IPT aufgebauten Anlage endkonturnah gefertigt werden. Das minimiert den Verschnitt und führt zu deutlichen Einsparungen bei den mit hohem Energieaufwand hergestellten Kohlenstofffasern. Die dazu verwendete Anlage hatte das Fraunhofer IPT bereits im Vorfeld im Bmbf-geförderten Projekt „E-Profit“ entwickelt.

Präsentation auf der JEC World 2016

Auf der internationalen Fachmesse für Verbundwerkstoffe JEC World 2016 in Paris stellen die Partner die Fertigungsanlage sowie ein erstes Demonstationsbauteil, das mit der neuen Verfahrenskombination gefertigt wurde, den Messebesuchern vor.

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