Forschungsdatenbank

Die additive Fertigung (Additive Manufacturing, AM) von Kunststoffbauteilen gerät aufgrund von konstruktiven und fertigungsbedingten Vorteilen immer mehr in den Fokus von Wissenschaft und Industrie. Um additive Fertigungsverfahren für höher belastete Strukturbauteile zu nutzen, etabliert sich neben der stetigen Weiterentwicklung unverstärkter Materialien auch zunehmend die Verarbeitung endlosfaserverstärkter Kunststoffe. Diese Kombination ermöglicht es zum einen, hochbelastbare Leichtbau-Teile mit hoher Gestaltungsfreiheit und individuellem Produktdesign zu fertigen. Zum anderen kann dieses Fertigungsverfahren ökologische Vorteile bringen: Der Ausstoß von CO2-Emmissionen wird durch die Dezentralisierung der Produktion und das Gewicht durch effizientere Materialausnutzung reduziert.

Im Bereich der Konstruktion gibt es aktuell aber einige Defizite, die im Rahmen des Projektes behoben werden: (1) Bisherige Konstruktionsrichtlinien sind oftmals nur aus Sicht der Verfahren und weniger aus Sicht der Produkte/Materialien erstellt worden. Unter Berücksichtigung vorhandener Richtlinien werden neue Kataloge erarbeitet mit spezifischem Blick auf die Anforderungen für Kunststoffbauteile. (2) Es existiert keine durchgängige Vorgehensweise zur Konstruktion und Berechnung additiv gefertigter Kunststoffbauteile, insbesondere nicht für die Endlosfaserverstärkten. Gerade die neuen Freiheitsgrade der Faserausrichtung können aktuell simulativ nicht ohne weiteres abgebildet werden. Zusätzlich fehlen auch durchgängige Vorgaben zur Auswahl und Kalibrierung von Materialmodellen (Steifigkeit/Festigkeit) für die Durchführung von Finite Elemente Simulationen. Diese Lücken werden geschlossen. (3) Für die im Projekt betrachteten, besonders industrierelevanten Pulverbett- und Extrusionsverfahren für (endlosfaserverstärkte) thermoplastische Kunststoffbauteile besteht der Bedarf nach Tools zur Verfahrensauswahl und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.