3D-FibRe-Print Thermoplastische 3D-endlosfaserverstärkte Ultraleichtbaukomponenten auf Basis eines generativen Herstellungsverfahrens mittels kooperierender Manipulatorsysteme
Ziel des Verbundprojekts 3D-FibRe-Print ist die Entwicklung eines neuartigen robotergestützten Fertigungsverfahrens zur Herstellung thermoplastischer Ultraleichtbaukomponenten aus endlosfaserverstärktem Kunststoff (FKV). Durch den kombinierten Einsatz kooperierender Robotersysteme werden Faser-und Thermoplastmatrix simultan verarbeitet, sodass komplexe, lastpfadgerechte 3D-Fachwerkstrukturen ressourceneffizient, recyclingfähig und nahezu ohne Materialverschnitt entstehen. Das ITM der TU Dresden entwickelt hierfür simulationsgestützte Methoden zur Topologieoptimierung, Technologie-und Produktentwicklung sowie zur Generierung von 3D-Roboterpfaden. Die Ergebnisse leisten einen Beitrag zu nachhaltigem Leichtbau und Kreislaufwirtschaft in Sachsen.
Schematischer Ablauf der Entwicklung von Ultraleichtbau-FKV-Bauteilen mit robotergestützter Fertigung und integrierter Prozesskontrolle
Die beschriebenen Entwicklungen konzentrieren sich auf die Revolutionierung der additiven Fertigungsverfahren für Thermoplaste und endlosfaserverstärkte Verbundwerkstoffe. Ein neuartiges Hybridverfahren kombiniert FDM mit kontinuierlicher Faserdeposition, unterstützt durch die Entwicklung eines speziellen Effektors (auch Endeffektor) für präzises Faserhandling und innovative, roboterspezifische 3D-Bahnplanung für optimierte Lastpfade.