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Artikel und Hintergründe zum Thema

Forschungsprojekt der TU Kaiserslautern

Kunststoff-Teile für den Leichtbau aus dem 3D-Drucker

Forscher der TU Kaiserslautern untersuchen, wie die Bedingungen während des 3D-Drucks aussehen müssen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Besonders, wenn faserverstärkte Kunststoffe verarbeitet werden.

In den faserverstärkten Kunststoffen der Kaiserslauterer Forscher kommen Endlosfasern zum Einsatz. © TU Kaiserslautern

Um Druckerzeugnisse leicht, aber auch stabil und fest zu machen, sind faserverstärkte Kunststoffe oft das Mittel der Wahl. Das Besondere in diesem Fall: Zum Einsatz kommen so genannte Endlosfasern. Diese werden als Ganzes – ähnlich wie eine Schnur – in den Kunststoff eingebaut. Bei anderen Verfahren werden solche Fasern nicht am Stück, sondern als einzelne Mikropartikel beigemischt. Die Kunststoffe, bei denen Endlosfasern Verwendung finden, bieten typischerweise höhere Steifigkeit und sind deutlich stabiler.

Das Team um Miaozi Huang, Doktorand am Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe bei Professor Alois Schlarb im Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik untersucht, wie die Strukturen des Kunststoffs beschaffen sein müssen, damit das Produkt höhere Lasten tragen kann. Auch prüft es, wie die Parameter am Drucker eingestellt sein müssen, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Dazu zählen Temperatur, Schichthöhe oder Druckgeschwindigkeit. Darüber hinaus experimentieren die Wissenschaftler mit unterschiedlichen Kunststoffen, die sie zum Teil selbst entwickelt haben.

Die 3D-Drucktechnik bietet den Forschern außerdem verschiedene Möglichkeiten bei der Produktion: Sie können damit äußerst dünne Schichten herstellen und sind sie in der Lage, Produkte nur an gewünschten Stellen zu verstärken. An anderen Stellen kann wiederum Material eingespart werden.

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Vor allem für den Leichtbau sei das interessant: An Karosserien und den Antrieben von Fahrzeugen oder den Hebeln von Fahrrädern ließe sich beispielsweise gezielt Material sparen. Nur an Stellen, an denen die Bauteile einer hohen Belastung etwa durch Druck ausgesetzt sind, könnten sie verstärkt werden.

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