ExtRa-hiPer – Extrusions- und roboterbasierter 3D-Druck mit Softwarelösung für hohe Durchsätze mit Hochleistungsmaterialien und kontinuierlichen Verstärkungen im großen Maßstab

Projektziel ist es, die additive Herstellung von Bauteilen aus Hochleistungskunststoffen mit Endlosfaserverstärkung in großem Maßstab mit hohen Durchsätzen zu ermöglichen.

Projektpartner
SWMS Systemtechnik Ingenieurgesellschaft mbH, Dyze Design Inc.

Laufzeit
01.10.2019 – 30.09.2021

Fördergeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Motivation
Das bisher übliche Vorgehen zur Herstellung von Teilen aus Faserverbundkunststoffen (FVK) mit Verfahren des 3D-Drucks ist die Integration kurzer Fasern in das zu verarbeitende Ausgangsmaterial (Filament oder Granulat). Damit bleiben die mechanischen Eigenschaften dieser Teile im Regelfall weit hinter denen herkömmlich gefertigter FVK-Teile. Mit den Entwicklungen im Projekt ExtRa-hiPer wird der 3D-Druck für die Herstellung hochfester FVK Teile nutzbar gemacht. Der Aufbau eines roboterbasierten 3D-Druck-Systems erlaubt zudem die Fertigung von Teilen mit Abmessungen von bis zu 2x4 Metern. Anwendungsfeld hierfür ist beispielweise die Luft- und Raumfahrtindustrie.

Roboterbasierter 3D-Drucker mit Extruder von Dyze Design Inc.

Vorgehen
Im Projekt ExtRa-hiPer wird eine Kombination aus Materialextrusion und Verbundprozessierung erarbeitet. Dieses neue Verfahren wird in der Lage sein, große Strukturen mit kontinuierlicher Faserverstärkung herzustellen. Zunächst wird ein neuer Extruder zur Verarbeitung von Hochleistungspolymeren in Form von Granulat entwickelt. In einem zweiten Schritt wird die Integration von Endlosfasern in den Fertigungsprozess umgesetzt. Hierfür wird ein spezielles Schneidsystem entwickelt. Um eine gezielte und lastpfadgerechte Ablage des faserverstärkten Materials zu gewährleisten, wird eine Softwarelösung mit Offline-Bahnplanung aufgebaut.

Danksagung
Der Lehrstuhl dankt dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie sowie der AiF Projekt GmbH durch deren Förderung das ZIM-FuE-Projekt „ExtRa-hiPer“ (Förderkennzeichen: ZF4004318FH9) ermöglicht wurde.

Ansprechpartner
Benno Böckl, M.Sc.; Dr.-Ing. Swen Zaremba