Herstellung von FvK-Prototypen flexibilisieren
Kombinierter Füge- und Umformprozess von Bauteilen aus dem 3D-Druck
Komplexe, funktionalisierte Bauteile auf Basis faserverstärkter thermoplastischer Kunststoffe lassen sich mit integrierten Fertigungsverfahren in kurzen Zykluszeiten produzieren. Die wirtschaftliche Fertigung von Prototypen oder Kleinserien ist aufgrund der hohen Werkzeugkosten bisher jedoch schwierig. Deshalb entwickelt das Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen gemeinsam mit Projektpartnern im Rahmen des BMBF-Verbundprojekts Lightflex ein neuartiges, photonikbasiertes Fertigungsverfahren zur Steigerung der Flexibilität und geometrischen Komplexität für die Prototypen- und Kleinserienfertigung.
Kernentwicklung des Prozesses ist das kombinierte Füge- und Umformverfahren einer zuvor additiv gefertigten Polyamid-Funktionsstruktur mit faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen (TP-FvK). Während die TP-FvK-Komponente, beispielsweise ein Organoblech, in einem Infrarotstrahler-Feld erwärmt wird, heizt ein 1 kW-Laser von Laserline die additiv gefertigten Strukturen oberflächennah auf. Dank der Kombination des Lasers mit einem von Arges zur Verfügung gestellten 3D-Laserscannkopf ist der Fokus des Lasers inline in alle Richtungen verschiebbar. Nur so lässt sich eine definierte, oberflächennahe Aufschmelzung auch bei unebenen und komplexen Geometrien gewährleisten.
Nach der erfolgreichen Integration von Laser und Laserscannkopf in die am IKV vorhandene Thermoformlinie beschäftigen sich die Forscher jetzt mit dem Zusammenspiel der unterschiedlichen Prozessparameter und ihren Auswirkungen auf die Qualität des Endprodukts. Interessant sind beispielsweise der Einfluss von Strahlertemperatur, Aufheizzeit und Heizbeginn sowie die Laserleistung, Überfahrgeschwindigkeit und Anzahl der Überfahrten.
Durch das Verfahren ist es laut Institut erstmals möglich, individuelle faserverstärkte Bauteile auch in kleinen Serien wirtschaftlich herzustellen.
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