| Forschungsprojekt: | Ocamos - Optimized Carbon-fiber-reinforced Additive-Manufacturing Of load-oriented Structures |
| Forschungsbereich: | Additive Fertigung, Faserverstärkte Kunststoffe, Slicing und Pfadplanung, Prozessverständnis, Druckkopf |
| Gefördert durch: | Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) |
| Beginn des Projektes: | Februar 2025 |
| Ende des Projektes: | Januar 2028 |
| Ansprechpartner am Institut: | Johann Kipping, M.Sc. |
Beschreibung:
Kohlenstofffaserverstärkte Polymere (CFK) werden aufgrund ihres ausgezeichneten Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht häufig für die Konstruktion von Leichtbaustrukturen. Die herkömmlichen Herstellungsverfahren für CFK sind jedoch in der Regel für schalenartige Strukturen ausgelegt und erfordern die Konstruktion und Herstellung von Formen. Dieser Prozess kann kostspielig und zeitaufwendig sein. Das Drucken von CFK mittels Fused Filament Fabrication (FFF) bietet eine Alternative, da es die Herstellung komplexer Geometrien ohne spezielle Formen ermöglicht und die anderen Vorteile der additiven Fertigung (AM) wie flexible und automatisierte Produktion, schnelles Prototyping und ein hohes Maß an Vielseitigkeit vereint.
Ein großer Vorteil der FFF ist die Möglichkeit, Fasern belastungsorientiert zu platzieren. Mit Hilfe der Strukturoptimierung können die optimalen Materialausrichtungen für ein bestimmtes Belastungsszenario berechnet werden. Die optimalen Richtungen liegen jedoch häufig nicht in der der Ebene. Um den Materialausrichtungen mit der abgelegten Materialraupe zu folgen, können bei mehrachsigen Fertigungssystemen nichtplanare Schichten verwendet werden. Da das Material nur auf eine Druckfläche oder ein vorhandenes Material aufgebracht werden kann, werden die Teile in Schichten aufgebaut, die auch als Slices bezeichnet werden. Diese Slices müssen dann tangential zu den optimalen Materialausrichtungen ausgerichtet werden. Mit den Pfaden innerhalb der Schicht kann dann lastorientiert gedruckt werden.
In diesem Forschungsprojekt werden Slicing und Bahnplanungsalgorithmen für den Einsatz mit diesem Fertigungsverfahren entwickelt und der Druckprozess durch die Entwicklung eines spezialisierten Druckkopfes befähigt.