Entwicklung und Modellierung konstruktiver Gestaltungs- und Fertigungsrichtlinien für FDM-Strukturen zur partiellen Verstärkung von Hybridstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Elmar Moritzer
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264057577

Ziel des Vorhabens ist die Ermittlung konstruktiver Gestaltungs- und Fertigungsrichtlinien für FDM-Strukturen, die lastfallgerecht angepasst sind und als partielle Verstärkung von Leichtbauteilen dienen sollen. In Abhängigkeit der Gestalt der Verstärkungsstruktur soll dabei eine gezielte Erhöhung der Festigkeit oder Steifigkeit für den jeweiligen Belastungsfall erreicht werden, wobei die erzeugte Struktur zwecks der Leichtbauanwendung ein möglichst geringes Gewicht aufweisen soll. Neben der lastfallgerechten Optimierung der inneren FDM-Struktur mittels unterschiedlicher Parametereinstellungen zur Schichterzeugung, soll ebenfalls die Gestalt des FDM-Körpers variiert werden.Die Analyse der Festigkeitswerte erfolgt anhand verschiedener Prüfungen (Zug, Druck, Biegung, Kerbschlagzähigkeit, usw.), sodass für unterschiedliche Belastungsarten in Abhängigkeit der vorliegenden Struktur des FDM-Bauteils die jeweiligen Festigkeits- und Steifigkeitswerte ermittelt werden können. Als Ergebnis folgt eine Aufstellung lastfallgerechter Gestaltungs- und Fertigungsrichtlinien für die FDM-Verstärkungsstrukturen. Danach erfolgt eine Modellierung der Festigkeitswerte in Abhängigkeit der jeweiligen Aufbaustruktur der FDM-Bauteile. Die Modellierung dient als Hilfestellung zur Festigkeitsanalyse bei den vorliegenden Belastungsarten. Zuletzt sollen die aufgestellten Fertigungsrichtlinien an einem Realbauteil verifiziert werden. Hierfür wird ein Verbundsystem aus zwei unterschiedlichen Kunststoffen erzeugt, wobei die FDM-Struktur als lokale Verstärkung eingesetzt wird. Als Realbauteil soll ein GITBlow-Träger verwendet werden, wobei der dünne Materialbereich verstärkt wird. An diesem Verbundsystem werden wiederum Festigkeitsanalysen durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen