Mit der fortschreitenden Entwicklung des 3D-Drucks und neuer Materialien ergibt sich die Möglichkeit zur Fertigung von Bauteilen mit erstaunlichen Festigkeitseigenschaften bei sehr geringem Gewicht. Eine maßgebliche Limitierung der klassischen Fertigungsprozesse von Faserverbundbauteilen wie dem automated fiber placement oder der Laminierung ist der hohe Aufwand bei komplexen Geometrien. Bauteile mit hoher Krümmung oder kleinteiligen Elementen können mit diesen Prozessen häufig gar nicht hergestellt werden. Mithilfe von vorimprägnierten Filamenten könnte der 3D-Druck von kontinuierlich faserverstärkten Kunstoffen nun diese Lücke schließen. Für den Erfolg dieser vielversprechenden Kombination fehlt es allerdings an Prozesskenntnis und Software zur Umsetzung der Vielzahl an neuartigen Ideen.

Das durch das I³ Programm der Technischen Universität Hamburg geförderte Projekt hat zum Ziel, Methoden für den Entwurf sowie die robotergestützte Fertigung endlosfaservertärkter Bauteile zu liefern. In Kooperation mit dem Institut für Flugzeug-Produtionstechnik (IFPT) wird dafür ein größtmöglich automatisierter Prozess entwickelt. Der Fokus des Instituts für Strukturmechanik im Leichtbau liegt dabei auf der simultanen Topologie- und Faserwinkeloptimierung lastgerechter Strukturen mit anisotropen Materialeigenschaften. Die resultierende Dichteverteilung wird unter Berücksichtigung der optimierten Materialorientierung von einer Softwarelösung des IFPT für die automatische Generation von Druckbahnen für die robotergestützte Fertigung interpretiert. Somit stehen die lastgerechte Strukturoptimierung von endlosfaserverstärkten Bauteilen sowie die Bahnplanung auf Freiformoberflächen für die additive Fertigung im Zentrum der Forschungsarbeit.

• Ansprechpartner: Kai Steltner
• Laufzeit: 01/2022-12/2023
• Gefördert durch: I³ Programm der TUHH
• mit Prof. Schüppstuhl, TUHH/IFPT