HoTT3D – Hochtemperatur Tooling, 3D-gedruckt

Entwicklung einer Methodik zur Kompensation der thermischen Verformung 3D-gedruckter Werkzeuge für die Fertigung von Faserverbundbauteilen.

Projektpartner
Composyst GmbH

Laufzeit
01.01.2025 – 31.12.2026

Fördergeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Motivation
Aufgrund ihrer hohen Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht sind Komponenten aus Faserverbundwerkstoffen von elementarer Bedeutung in der Luftfahrt, Automobil-, und Sportindustrie. Dabei sind die Werkzeugkosten der treibende Faktor für die hohen Preise solcher Komponenten. Der 3D-Druck ermöglicht es im Vergleich zu konventionellen Fertigungsmethoden, schneller und kostengünstiger Werkzeuge für die Fertigung von Faserverbundbauteilen herzustellen. Der schichtweise Aufbau der Werkzeuge führt jedoch zu stark anisotropen Materialeigenschaften. Im Rahmen des Forschungsprojekts HoTT3D soll daher eine Methodik entwickelt werden, anhand dieser die komplexe thermische Deformation der mittels Fused Filament Fabrication (FFF) 3D-gedruckten Werkzeuge vorhergesagt und kompensiert werden kann.

Vorgehen
Zunächst wird ein kommerziell verfügbares Material ausgewählt, das die Anforderungen an ein 3D-gedrucktes Werkzeug für den Einsatz unter hohen Temperaturen erfüllt. Anschließend werden die thermischen Materialeigenschaften systematisch untersucht, wobei insbesondere der Einfluss verschiedener Prozessstrategien im FFF-Druck berücksichtigt wird. Ziel ist es, eine belastbare Datengrundlage zur Vorhersage thermisch induzierter Deformation zu schaffen. Darüber hinaus sollen Potentiale der Additiven Fertigung, wie zum Beispiel konforme Temperierkanäle und integrierte Temperatursensorik, erprobt und bewertet werden. Auf Basis der experimentellen Erkenntnisse wird ein Simulationsmodell entwickelt, das die thermische Deformation additiv gefertigter Werkzeuge prognostizieren kann. Durch eine gezielte Kompensation dieser Deformation im Designprozess soll schließlich die Herstellung maßhaltiger Bauteile ermöglicht werden.

Danksagung
Der Lehrstuhl bedankt sich für die Förderung des Projektes HoTT3D, die vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie unter der Schiene „ZIM:Produktionsforschung“ gewährt wurde. (Förderkennzeichen: KK5135832KU4)

Ansprechpartner
Julian Lachner, M.Sc.; Dipl.-Ing. Thomas Wettemann