Die Produktion kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffbauteile (CFK-Bauteile) erfolgt oft in kosten- und zeitaufwändigen Kleinserien, da komplexe Werkzeuge eingesetzt werden müssen und die Produktion kleiner Stückzahlen überwiegend manuell erfolgt. Insbesondere zur Herstellung hohler Bauteile sind entfernbare Innenkerne zur Formgebung notwendig, die aktuell aus niedrigschmelzenden Metalllegierungen gegossen werden. Um die aufwändige Prozesskette aus Urmodellerstellung und anschließender Abformung zu verkürzen, widmet sich die Arbeit der additiven Fertigung entfernbarer Innenkerne für die CFK-Bauteilproduktion. Die additive Fertigung ermöglicht in diesem Zusammenhang eine flexible Fertigung von Innenkernen direkt aus einem CAD-Modell ohne die Notwendigkeit weiterer Werkzeuge.
Im Rahmen der Forschung konnten neue Pulver-Binder-Kombinationen zur Verarbeitung im 3D-Druck-Verfahren entwickelt und auf ihre Eignung zur Bereitstellung von Innenkernen untersucht werden. Der Fokus lag hierbei sowohl auf der Temperatur- sowie Druckbeständigkeit, der Versiegelung, der umweltfreundlichen Auslösung der Innenkerne als auch auf den Fertigungskosten. Zur Validierung wurden Referenz-Innenkerne mittels 3D-Druck gefertigt und im industriellen Umfeld eingesetzt. Zudem konnte anhand der Referenz-Innenkerne der ökonomische sowie ökologische Nutzen der additiven Prozesskette quantifiziert und mit der konventionellen Prozesskette zur Fertigung von Innenkernen verglichen werden.
Abschließend kann festgehalten werden, dass durch die Arbeit eine Möglichkeit zur additiven Fertigung von Innenkernen mittels 3D-Druck vorgestellt wird, durch die die Prozesskette zur Produktion hohler CFK-Bauteile verkürzt und die Effizienz in der CFK-Bauteilproduktion gesteigert werden kann.
Aktualisiert: 2020-01-28
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