Produktion und Systeme
Refine
Year of publication
Document Type
Language
- German (15) (remove)
Has Fulltext
- no (15)
Is part of the Bibliography
- no (15) (remove)
Keywords
- additive manufacturing (1)
- composites (1)
- continuous fiber (1)
- toolpath (1)
Institute
- Fakultät Maschinenbau (15) (remove)
Additive Fertigung hat sich in zahlreichen industriellen Anwendungen etabliert und bildet eine wichtige Schlüsseltechnologie. Im Gegensatz zu metallischen Werkstoffen, haben additiv gefertigte Bauteile aus Kunststoffen geringere Festigkeit und Steifigkeit, sodass sich ihre Verwendung als lasttragende Strukturen schwierig gestaltet. Insbesondere der Einsatz von endlosen Verstärkungsfasern kann die mechanischen Eigenschaften additiv gefertigter Strukturen signifikant verbessern und die Fertigung hochbelastbarer Faserverbundstrukturen im 3D-Druckverfahren ermöglichen. Daher gilt es aktuell notwendige Anlagen und Prozessketten für den Fertigungsprozess aber auch Vorgehensweisen für die belastungsoptimierte Auslegung der Faserverläufe innerhalb des Bauteils zu entwickeln, um so das Themengebiet „Endlosfaserverstärkter 3D-Druck“ weiter voranzutreiben. Für mehr räumliche Freiheit bei der Positionierung der Druckbahnen können industrieroboterbasierte Systeme eingesetzt werden, um so das Potenzial gerichteter Bauweise von Faserverbundstrukturen auch im additiven Fertigungsprozess vollumfänglich ausschöpfen zu können. Dabei ermöglicht ihr Einsatz auch eine räumliche Ablage der Faserverstärkung, wobei für die Materialablage ein geeigneter 3D-Druckkopf erforderlich ist. Für die Implementierung der Faserverstärkung ist zudem eine dem Lastfall entsprechende Auslegung des Bauteils sowie die Ermittlung einer sinnvollen Faserpositionierung innerhalb des Bauteils erforderlich, wobei unterschiedliche Variablen aus den Bereichen Material, Struktur und Fertigungsprozess berücksichtigt werden müssen. Im Rahmen des Vortrages werden die Herausforderungen der Technologieentwicklung des endlosfaserverstärkten 3D-Drucks aufgegriffen sowie auf eine belastungsorientierte Faserpositionierung näher eingegangen. Aktuelle Erkenntnisse werden diskutiert sowie eine Entwurfsmethodik für die Prozesspfadgenerierung vorgeschlagen.
Die Erforschung von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) mit thermoplastischer Matrix ist aufgrund der Schweißeignung als Verbindungstechnologie, der thermischen Umformbarkeit, der Recyclebarkeit sowie der verkürzten Prozesszeiten im Vergleich zu den vorwiegend eingesetzten faserverstärkten Duroplasten erstrebenswert. Die Wechselwirkung zwischen den physikalischen, mechanischen und geometrischen Parametern erhöht den Komplexitätsgrad des Herstellungsprozesses. Ziel ist daher die Entwicklung einer Imprägniertechnik, die eine Fasertränkung mittels eines Thermoplastschmelzbades ermöglicht.
Internationale Forschung zum Biege- und Deformationsverhalten von faserverstärkten Kunststoffrohren
(2019)
Die in Flugvorausrichtung weisenden Bauteile von Luftfahrzeugen sind oftmals durch Einschläge aufgrund von Vogelschlag, Hagel oder aufgewirbelten Kleinteilen gefährdet. Diese Einschläge, sogenannte Impacts, weisen bei faserverstärkten Kunststoffen ein stark krümmungs- und materialabhängiges Verhalten und Schadensausmaß auf. Impact-Schädigungen führen oftmals zu hohen Reparaturkosten, welche durch eine genauere Kenntnis des Schadens verringert werden können. Zur Klassifizierung dieser Schädigungen steht dabei vor allem das auftretende Frequenz signal des Impacts im Fokus der Untersuchungen.