Masterarbeit / Bachelorarbeit

Entwicklung und Realisierung funktionsintegrierter Strukturen mit additiven Fertigungsverfahren

Fraunhofer LBF / 30.8.2017

Am Fraunhofer LBF wird in verschiedenen Forschungsprojekten mit funktionsintegrierten Strukturen gearbeitet und verschiedene additive Fertigungsverfahren genutzt. Im Rahmen dieser Arbeit soll für eine spezielle Aufgabenstellung eine Entwicklungsmethodik erarbeitet werden, gezielte strukturdynamische Eigenschaften parametrisch umzusetzen und in eine additiv gefertigte Struktur zu integrieren. Dabei liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der Mehraxialität der Anforderungen, was einen hohen Integrationsgrad der Lösung erforderlich macht.

Im modernen Maschinenbau kommen komplexe Strukturen zum Einsatz, die höchsten Anforderungen  genügen müssen. Um gerade bei Leichtbau-getriebenen Konstruktionen eine gute  Gesamtfunktionalität des Systems zu  erzielen, werden insbesondere an die strukturdynamischen Eigenschaften von Komponenten bestimmte Ansprüche gestellt. So sollen beispielsweise Steifigkeiten, Dämpfungsgrade und Resonanzfrequenzen in verschiedenen Raumrichtungen bestimmte Werte annehmen, um ein gewünschtes schwingungstechnisches und akustisches Verhalten zu garantieren.

Mit Hilfe additiver Fertigungsverfahren lassen sich maßgeschneiderte Strukturen realisieren, deren Eigenschaften bereits im Auslegungsprozess gezielt an die Anforderungen angepasst werden können. Dies kann beispielsweise durch Integration einzelner größerer Elemente wie Steifigkeiten erfolgen, oder auch durch verteilte miniaturisierte Elemente, was schließlich zu neuartigen Materialien führt (sogenannte Metamaterialien).

Am Fraunhofer LBF wird seit Jahren in verschiedenen Forschungsprojekten mit funktionsintegrierten Strukturen gearbeitet und verschiedene additive Fertigungsverfahren genutzt. Im Rahmen dieser Arbeit soll für eine spezielle Aufgabenstellung eine Entwicklungsmethodik erarbeitet werden, gezielte strukturdynamische Eigenschaften parametrisch umzusetzen und in eine additiv gefertigte Struktur zu integrieren. Dabei liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der Mehraxialität der Anforderungen, was einen hohen Integrationsgrad der Lösung erforderlich macht.

Zur Umsetzung der Ansätze stehen zwei verschiedene additive Fertigungsverfahren zur Verfügung, die beide im Rahmen der Arbeit genutzt werden können, ein SLS- und ein FDM-Verfahren. Die umgesetzten Komponenten sollen anschließend experimentell charakterisiert und die Ergebnisse mit den Anforderungen verglichen und abschließend bewertet werden.

Voraussetzungen:

Kenntnisse im Bereich der Strukturdynamik sind erwünscht. Das Thema ist für Studierende der Studienrichtung Maschinenbau geeignet.