MMAM

Über das Projekt

Die additive Fertigung (engl. additive Manufacturing, AM) erweitert die konstruktiven Freiheiten der etablierten konventionellen werkzeugbasierten oder subtraktiven Fertigungsverfahren. Ein großes Potential stellt die Kombination unterschiedlicher Materialien innerhalb eines Bauteils zur Realisierung von Materialübergängen dar, ohne dass ein zusätzlicher Fügeprozess erforderlich ist. Hierdurch eröffnen sich neue Möglichkeiten im Hinblick auf die Integration werkstoffspezifischer Funktionen wie elektrische bzw. mechanische Eigenschaften. Diese erweiterten Möglichkeiten eröffnen in der Umgestaltung bestehender Produkte eine große Chance zur Reduzierung des Gewichts und des Bauraumbedarfs sowie Potentiale zur Leistungssteigerung und Funktionserweiterung bei der Neuentwicklung von Produkten.

Die Kombinationsmöglichkeit verschiedener thermoplastischer Kunststoffe mittels Materialextrusion (MEX) innerhalb eines Bauteils in einer additiv gefertigten Multi-Material-Bauweisen (MMB) bedingt Kompatibilität und erforderliche Festigkeitseigenschaften des Verbunds sowie möglichst geringe thermisch induzierte Spannungen. Aus dem verfahrensspezifischen schichtweisen Materialauftrag der additiven Fertigung resultieren Freiheiten zur Gestaltung des Materialverbunds, sodass formschlüssige Verankerungsstrukturen, Parametervariationen oder „in situ“ Vorbehandlungsmaßnahmen realisierbar sind. Hierdurch wird eine gezielte Gestaltung des Materialverbunds in Abhängigkeit der Materialkombination und der äußeren Beanspruchung möglich.

Im Rahmen dieses Projektes ist die Entwicklung von Prüfkörpern und Charakterisierungsmethoden angestrebt, mit deren Hilfe die Verbundhaftung abhängig von Belastungsart und Materialkombination bewertet werden können. Weiterhin sind wesentliche prozessspezifische und konstruktive Größen für die Verbundfertigung zur Aufklärung von Zusammenhängen zwischen Material-, Prozess- und Geometriefestlegungen zu bestimmen. Diese Untersuchungen bilden die Grundlage für die nachfolgende Ableitung von Gestaltungsprinzipien.

Nach einer strukturierten Aufbereitung der ermittelten Abhängigkeiten bei der Verbundgestaltung erfolgt die Nutzbarmachung und Bereitstellung in Form einer zielgerichteten Unterstützung bei der Bauteilkonzeption durch eine systematische Berücksichtigung der Materialverbundgestaltung zur Verbesserung der Nutzung des Potenzials der Integration materialspezifischer Funktionen.