IGF-Nr. 19206 N / DVS-Nr. 08.104

Klebeignung generativ gefertigter Systeme (GeneSys)

Arbeitsgruppe:            Kleben und Mechanisches Fügen

Ansprechpartner:       Dipl.-Chem. Elisabeth Stammen

Projektträger:             IGF-Nr. 19206 N / DVS-Nr. 08.104

 

Laufzeit:                      01.10.2016  –  30.09.2018

Beschreibung

Die generative Fertigung von Bauteilen (ugs. 3D-Druck) erfährt derzeit einen immensen Innovationsschub und eine steile Entwicklung von einer Prototypen-Technologie hin zu einem Einsatz in Serien mit einer hohen Variantenvielfalt oder Geometriekomplexität z.B. im Bereich des Leichtbaus. Neben der werkzeuglosen Herstellung von Bauteilen besteht ein großer Vorteil in den mit dem schichtweisen Materialauftrag verbundenen Freiheitsgraden in der Konstruktion: Bekannte Restriktionen aus konventionellen Herstellungsprozessen (Hinterschneidungen, Einschlüsse, etc.) gelten nicht für generativ gefertigte Bauteile. [Geb13] Hieraus ergeben sich neben der freien Gestaltungsmöglichkeit der Gesamtbauteile auch neue Herausforderungen und Möglichkeiten für die Gestaltung der Fügestellen. Es ist erstmals möglich, ein eigenständiges Fügestellendesign durchzuführen, ohne dass die Stückzahlkosten mit steigender Geometriekomplexität unwirtschaftlich würden.

Als für die Herstellung von (End-)Produkten industriell relevante generative Fertigungsver-fahren konnten sich bislang mehrere Verfahren durchsetzen. Zum einen sind dies die pul-verbettbasierten Verfahren Selektives Lasersintern (SLS) und Selektives Laserschmelzen (SLM), welche sowohl Kunststoffe als auch metallische Werkstoffe verarbeiten können und mittels Laser das pulverförmige Ausgangsmaterial an- bzw. aufschmelzen [Cir73]. Zum anderen ist es das Fused Deposition Modeling (FDM) bzw. Fused Layer Modeling (FLM); hier werden als Ausgangsmaterial thermoplastische Werkstoffe verwendet. Diese werden aufgeschmolzen und schichtweise im Druckverfahren zum Bauteil verarbeitet. [Cru89]

Bereits heute werden solche generativen Verfahren zur Herstellung von Serienbauteilen eingesetzt. Allein im Airbus A350 befinden sich über 1000 gedruckte Bauteile [Ing15]. Auch im Mittelstand werden heute schon generativ gefertigte Teile eingesetzt: der Greiferhersteller Schunk bietet Greiferfinger an, die vom Kunden auf die Bauteilkontur angepasst werden können [Sch15]. Aufgrund der raschen (Weiter-)Entwicklung des 3D-Drucks ist daher mit einer baldigen flächendeckenden Etablierung in kleineren bis mittleren Serienprozessen zu rechnen, in denen die Druckerzeugnisse mit anderen Materialien zu einem Produkt verschmelzen. Geeignete Fügetechniken sind bislang für die generative Fertigung nicht umfassend untersucht. Wegen des sich zwangsläufig ergebenden Materialmixes scheiden viele Fügetechniken aus. Bei Airbus werden die Bauteile derzeit bspw. noch mechanisch verbunden. Das Kleben stellt durch die variable Gestaltungsmöglichkeit der Fügezonen sowie die Kombination unterschiedlichster Materialien eine hervorragend für generativ gefertigte Bauteile geeignete Fügetechnik dar.

 

Grundlegende Untersuchungen zur Auswirkung der verfahrensbedingten heterogenen Materialstruktur und einer im Vergleich zu spritzgegossenen Bauteilen veränderten Oberfläche auf die Klebeignung sind jedoch nicht bekannt. Weiter gilt es, das Potential von optimal angepassten Fügeflächenkonturen und -strukturen zu identifizieren. Diese Lücke zu schließen ist Aufgabe des hier vorgestellten Projektes.

Förderhinweis

Das IGF-Vorhaben 19206 N / DVS-Nr. 08.104 der Forschungsvereinigung Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS, Aachener Straße 172, 40223 Düsseldorf wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Ansprechpartner

Dipl.-Chem. Elisabeth Stammen Elisabeth Stammen
Dipl.-Chem.

+49 241 963 2706
e.stammen@tu-braunschweig.de

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