AddiSim: Auslegungsstrategie für additiv gefertigte Kunststoffbauteile

Additiv gefertigte Bauteile sicher und leichtbaugerecht entwickeln

Im Projekt AddiSim des LBF wird eine systematische, anwendungsgerechte Auslegungsstrategie für SLS Kunststoffbauteile entwickelt.

Herausforderung: Komplexes Materialverhalten

Der Anteil additiv gefertigter thermoplastischer Kunststoffbauteilen in lasttragenden Systemen steigt zunehmend. Prozessbedingt stellt sich ein äußerst komplexes Materialverhalten ein. Für eine materialgerechte Auslegung im Kontext von Leichtbauanwendungen ist die Berücksichtigung der inhomogenen Eigenschaften erforderlich.

Vorgehensweise

In der Gruppe Mechanik und Simulation des Fraunhofer LBF startet ein neues Forschungsprojekt mit dem Ziel der Entwicklung einer systematische Auslegungsstrategie für additiv gefertigte Kunststoffbauteile im SLS-Verfahren, welche die Berücksichtigung der prozessbedingten Eigenschaften in Bezug auf das mechanische Verhalten erlaubt. Im Projekt werden durch Vermessung des Fertigungsraums für relevante Prozessfenster, Materialeigenschaftskarten erstellt und Inhomogenitäten erfasst. Über die Eigenschaftskarte werden für die Auslegung von SLS-gefertigten Bauteile lokale Materialparameter abgeleitet, die in der Struktursimulation einbezogen werden können. Zur Projektdurchführung werden verschiedene Kompetenzen des LBF gebündelt:

  • Methodenentwicklung für die mechanische Auslegung von Leichtbauteilen
  • Mechanische Analyse lokaler Eigenschaften von Kunststoffbauteilen
  • Expertise zu Kunststoff-Materialien und -Verarbeitungsprozessen.
  • Additive Fertigung

Additiv gefertigte Bauteile sicher und leichtbaugerecht  

Ziel ist es aus den Ergebnissen eine pragmatische, anwendungsgerechte Methode zu erarbeiten. Diese wird es industriellen Anwendern erlauben Prozesseinflüsse implizit in der Bauteilauslegung zu berücksichtigen. Damit ist es diesen möglich additiv gefertigte Bauteile sicherer und leichtbaugerechter zu entwickeln.