Die Additive Funktionalisierung ist vielfältig und reicht vom Aufdrucken lokaler Versteifungsrippen über die Integration von Montage- und Klebehilfen bis zum Einbringen elektrischer Leiterbahnen in das Bauteil. Die Herstellung der Grundstruktur des Bauteils kann hierbei mit einem etablierten Verfahren, wie zum Beispiel dem Tape-Legen zur Fertigung großflächiger Strukturen, erfolgen. Mittels faserverstärkten 3D-Druck (kurz- und endlosfaserverstärkt, SFR/CFR) wird das Bauteil entsprechend seiner Anforderungen funktionalisiert. Diese Kombination der verschiedenen Fertigungsprozesse und Materialien ermöglicht die kosten- und zeiteffiziente Herstellung belastbarer sowie individualisierter Leichtbaustrukturen.
DLR Innovation Lab EmpowerAX stärkt die Zugänglichkeit zur industriellen Prozesskette
Zur Umsetzung der additiven Funktionalisierung braucht es verschiedene Prozessbausteine. Die Vorbereitung beinhaltet neben dem Design und der Simulation ebenso die Materialauswahl sowie die Definition der CAM Schnittstelle durch die Bahnplanung für den Druck. Im nächsten Schritt erfolgt die Additive Funktionalisierung selbst, z.B. durch das Aufdrucken von Versteifungsrippen. Abschließend folgt die Qualitätsprüfung durch passende Messmethoden sowie das Schadenfreie Testen (Non-desctruvtive Testing, NDT). Etablierte Anbieter der Prozesskette stehen zur Umsetzung der Additiven Funktionalisierung am Markt bereit.
Das Team hinter dem DLR Innovation Lab EmpowerAX hat es sich zur Aufgabe gemacht, diese Prozesskette sowie die zugehörigen Technologien für die breite Industrie zugänglich zu machen. Hierzu identifiziert das Team in sogenannten Use Case Challenges Anwendungsfälle für den faserverstärkten 3D-Druck und führt eine Vorabbewertung zur Machbarkeit durch.
Doch wie können die Eintrittshürden zur Technologie selbst und der zugehörigen Infrastruktur für die industrielle Anwendung gesenkt werden?
Dies diskutierte das Team des Innovation Lab mit dem Partnernetzwerk hinter EmpowerAX im Rahmen der EmpowerAX Days am 4. Und 5 . Oktober 2022as Ergebnis dieses kollaborativen Diskussion Prozesses: Das EmpowerAX Demobauteil zum Thema „Additive Functionalization: Demonstration of an industrial process chain for local reinforcement“, welches auf der JEC im April 2023 in Paris ausgestellt wird.
Das EmpowerAX Demo Bauteil– Additive Funktionalisierung einer mehrfach gekrümmten Schale
Das EmpowerAX Demobauteil ist ein Kollaborationsprojekt des DLR und zehn Akteuren der industriellen Prozesskette zur Additiven Funktionalisierung. Es besteht aus einer mehrfach gekrümmten Grundstruktur mit einer funktionalisierten Deckschickt, welche klassisch gelegt und mittels Infusionsprozess gefertigt wurde. Die Grundstruktur ist aus einer Luftfahrtanwendung abgeleitet. Als Lastfall wurde daher eine Landung bei einer Geschwindigkeit von rund 360km/h pro Stunde bei gleichzeitigen Front- und Seitenwinden als Designanforderung zu Grunde gelegt.
Damit diese mehrfach gekrümmte Schale den Anforderungen ihrer Endanwendung standhalten kann, ist eine lokale Versteifung notwendig. Dies erfolgt mit Hilfe einer auf den Lastfall ausgelegten Rippenstruktur, welche nachträglich mittels robotischen 3D-Druck mit kurzfaserverstärktem Hochleistungsthermoplast (SFRP) aufgebracht wird. Im Nachgang wird diese nochmals punktuell mit einem endlosfaserverstärkten Hochleistungsthermoplast (CFRP) versteift In die Umsetzung sind EmpowerAX-Partner entlang der gesamten Prozesskette der Additiven Funktionalisierung involviert.
Beiträge der Industriepartner zum EmpowerAX Demo Bauteil zur Additiven Funktionalisierung für die JEC 2023
Das Aufdrucken der Versteifungsrippen realisieren wir in einem Co-Working Prozess bei WEBER, wobei die kurzfaserverstärkten Rippen mittels robotischen 3D-Druck in unter einer Stunde aufgedruckt wurden.
Im nächsten Schritt wird die Rippenstruktur des EmpowerAX Demobauteil mittels hochpräziser CNC-Robotik im DLR punktuell verstärkt. Darüber hinaus folgen das Non-destructive Testing durch FILL sowie der Druck von support und fixtures zur Befestigung des Demobauteils am Präsentationsstand mit faserverstärkten Materialien durch FIBERTHREE.
Sie wollen Additive Funktionalisierung live erleben? Treffen Sie unser EmpowerAX Team und begutachten Sie unser EmpowerAX Demobauteil auf der JEC in Halle 6, Stand S28 vom 25. – 27. April 2023 in Paris. Neben unserem EmpowerAX Demo Bauteil finden Sie an unserem Stand auch unseren DLR Fused Bonding Demonstrator zum Thema „Reliable bonding due to reactive surfaces“.
