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Vortrag

WEB Additive Fertigung von faserverstärkten 3D-Druck-Strukturen mit maßgeschneiderten Eigenschaften auf Basis reaktiver Polymersysteme

Freitag (15.05.2020)
10:10 - 10:25 Uhr Raum 1
Bestandteil von:


Individuelle Leichtbaustrukturen mit maßgeschneiderten Eigenschaften und beanspruchungsgerecht optimierter Geometrie sind mit konventionellen Technologien nur eingeschränkt wirtschaftlich herstellbar. Additive Fertigungsverfahren bieten in diesem Zusammenhang ein besonders hohes Potential, wobei etablierte Lösungen im Bereich polymerer Werkstoffe vorrangig auf dem Einsatz thermoplastischer Matrixsysteme beruhen. Diese ermöglichen aus prozesstechnologischer Sicht eine vereinfachte Bearbeitung, bieten aufgrund der vergleichsweise geringen Wärmeformbeständigkeiten, niedrigen Schmelztemperaturen und begrenzten Adhäsionseigenschaften zur Einbettung von Verstärkungsfasern nur ein eingeschränktes Anwendungsspektrum für Hochleistungsbauteile. Dem gegenüber zeigen duroplastische Kunststoffe ein hohes Potential zur Umsetzung von Strukturen mit hohen thermomechanischen und adhäsiven Eigenschaften. Im Rahmen des Fraunhofer Leistungszentrums „Smart Production and Materials“, Teilprojekt 3D³ wird am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden erstmalig ein prototypischer Fertigungsprozess zur Verarbeitung reaktiver Matrixsysteme mit Endlosfaserverstärkung zur Herstellung maßgeschneiderter 3D-Druck-Strukturen entwickelt. Die wesentliche Herausforderung besteht hierbei in der Umsetzung einer kontrollierten zweistufigen Vernetzungsreaktion der duroplastischen Matrix. Diese muss sowohl eine niedrige Viskosität zur Tränkung der Endlosfasern, gleichzeitig jedoch innerhalb weniger Sekunden eine ausreichend hohe Vernetzung sowie Formstabilität nach dem Austrag aus dem Misch- und Dosierkopf aufweisen. Hierzu werden gekoppelte Konsolidierungstechniken auf Basis elektromagnetischer und thermischer Energiequellen genutzt sowie in eine prototypische Misch- und Dosiereinheit implementiert. Mit der robotergestützten Führung dieser Einheit erfolgt die dreidimensionale Ablage endlosfaserverstärkter Segmente im freien Raum fast ausschließlich ohne Nutzung von zusätzlichen Stützstrukturen. Die werkzeuglose Fertigung trägt zukünftig zu einer hohen Flexibilität auch bei geringen Losgrößen bei, sodass das entwickelte Verfahren für Serienbauteile mit hohem Grad an Individualisierung aber insbesondere auch zur Ergänzung etablierter Prozesse eingesetzt werden soll.

Sprecher/Referent:
Oliver Weissenborn
Technische Universität Dresden
Weitere Autoren/Referenten:
  • Michael Müller
    Technische Universität Dresden
  • Eckart Kunze
    Technische Universität Dresden
  • Sirko Geller
    Technische Universität Dresden
  • Maik Gude
    Technische Universität Dresden

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