MEX-DES – Additive Manufacturing by Materialextrusion with Directed Energy Substrate Preconditioning
Entwicklung eines 3D-Druckverfahrens zur großflächigen kontinuierlichen Kohlefaserverstärkung mit Hilfe der Lasertechnologie.
Projektpartner
Dr. Mergenthaler GmbH & Co. KG, Dyze Design
Laufzeit
01.12.2019 – 24.12.2021
Fördergeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Motivation
Ziel dieses Projekts ist es, die additive Fertigung (auch 3D-Druck genannt) von Hochleistungskunststoffen mit Faserverstärkung in großem Maßstab zu ermöglichen. Bei der Herstellung von Großteilen beeinflussen die Haftfestigkeit zwischen den Schichten und die thermische Restspannung die Geometriegenauigkeit und die mechanischen Eigenschaften der gedruckten Teile signifikant. Daher wird die Extrusion mit einem weiteres 3D-Druckverfahren, " Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung", kombiniert, um die Verbindung zwischen den Schichten zu verbessern und eine hohe Bauteilqualität sicherzustellen. Ein neuer 3D-Druckansatz, der auf Materialextrusion und gerichteten Energieprozessen basiert, wird entwickelt, um großformatige Teile mit lokaler Faserverstärkung herzustellen.
Vorgehen
Zunächst wird ein Lasersystem zur Vorkonditionierung der Substratmaterialien entwickelt. Das Substrat wird vor der Materialablagerung in den Schmelzzustand erhitzt, so dass die Verschmelzung zwischen dem Substrat und der gedruckten Struktur verbessert werden kann. Anschließend wird ein Regelungssystem zur Koordinierung der Aktivitäten von dem Extruder, dem Lasergenerator und dem kinematischen System gebaut, um die homogene Erwärmung auf verschiedenen Oberflächen verschiedener Materialien auch auf einer gekrümmten Oberfläche zu gewährleisten. Um diesem neuen Herstellungsprozess mehr Möglichkeiten und Flexibilität zu geben, wird das entwickelte System an einem Industrieroboterarm integriert.
Danksagung
Der Lehrstuhl bedankt sich für die Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) sowie die AiF Projekt GmbH im Rahmen des Förderprogramms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“.(Förderkennzeichen: ZF4004321DN9)
Ansprechpartner
Ting Wang, M.Sc.; Dr.-Ing. Swen Zaremba