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3D-gedruckte Leichtbauteile für den Mittelstand

Additive Fertigung erobert zahlreiche Industrien. Die 3D-Drucktechnologien ermöglichen nicht nur kostengünstige Bauteile in kleiner Stückzahl, sondern auch komplexe und individuelle Geometrien. Faserverstärkte Kunststoffe (FVK), die mit ihrem geringen Gewicht bei hoher Stabilität im Leichtbau gerne verwendet werden, lassen sich damit jedoch noch nicht verdrucken. Der »3D Fibre Printer« des Fraunhofer IPA schafft die Voraussetzungen, Verbundwerkstoffe als Druckmaterial zu verwenden und ermöglicht damit den Einsatz hochfester Leichtbaumaterialien in der additiven Fertigung. Jetzt soll die Innovation im Netzwerk »3D Composite Print (3D-CP)« dem Mittelstand zugänglich gemacht werden.

Der 3D Fibre Printer des Fraunhofer IPA ermöglicht es, Composites zu verdrucken und stabilere Bauteile herzustellen. (Quelle: Fraunhofer IPA, Foto: Rainer Bez)

Um Faserverbundwerkstoffe, sogenannte Composites, herzustellen, werden Fasern in einem formgebenden Matrixmaterial eingebettet. Bei den gängigen Verfahren gibt es allerdings noch Schwachstellen. Einerseits können die Composites nicht mit den herkömmlichen Methoden der additiven Fertigung verarbeitet werden, andererseits ist bei der Stabilität der Bauteile noch Luft nach oben. In beiden Fällen schafft der 3D Fibre Printer des Fraunhofer IPA Abhilfe.

Mehr Stabilität durch optimale Faserauslegung

Allgemein gilt für eine möglichst hohe Stabilität im Werkstück, die Fasern bei der FVKHerstellung in Richtung der Kraftflüsse zu verlegen. Herkömmliche Verfahren wie Harzinjektion oder Laminieren stoßen hier schnell an ihre Grenzen. »Da man meist auf die Faserausrichtung innerhalb eines textilen Halbzeugs beschränkt ist, muss man Abstriche bei der Festigkeit hinnehmen«, kritisiert Jonas Fischer, Wissenschaftler am Fraunhofer IPA. Der 3D Fibre Printer ist hingegen mit einer neuartigen Düse ausgestattet, die Endlosfasern direkt beim Drucken in den Kunststoffstrang integriert. »Da wir so erstmals Composites verdrucken können, eröffnen wir ein neues Kapitel im additiven Leichtbau «, freut sich Fischer. [...]

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