Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Generativer Hybrid-Leichtbau - Produkte durch intelligente Technologie-Kombination

3D hybrid lightweight design - smart products through technology combination
 
: Geiger, Raphael

Bonten, Christian (Hrsg.) ; Univ. Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik:
24. Stuttgarter Kunststoffkolloquium 2015 : 25.-26. Februar 2015, Stuttgart; Tagungsband
Stuttgart: Universität Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik, 2015
ISBN: 978-3-00-048562-6
S.79-84
Stuttgarter Kunststoffkolloquium <24, 2015, Stuttgart>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IPA ()
generatives Fertigungsverfahren; Lasersintern; CFK; 3D-Druck; Leichtbau

Abstract
Generative Fertigungsverfahren bieten durch ihren schichtweisen Aufbau einzigartige Gestaltungfreiheiten. Hieraus leitet sich ein enormes Potenzial für den strukturellen Leichtbau ab. Bionische Leichtbaustrukturen, integrierte Funktionalitäten sowie topologieoptimierte Bauteile lassen sich direkt produzieren. Neben dem strukturellen Leichtbau lassen sich durch die Verwendung hochfester Werkstoffe oder von Werkstoffen mit geringer Dichte ebenfalls Leichtbauprodukte generieren. Als Beispiel für den werkstofflichen Leichtbau seien hier Faserverbundstrukturen genannt, welche geringe Materialdichte mit hoher Festigkeit kombinieren. Durch Bündelung der jeweiligen Vorteile ermöglicht die Kombination generativer Fertigungsverfahren mit Halbzeugen aus Hochleistungswerkstoffen - wie etwa kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen - noch leichtere Produkte. Besonders die Funktionsintegration und die Designfreiheit generativer Verfahren schaffen hier völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten und einen Individualisierungsgrad, der im Leichtbau bisher unbekannt ist. Anhand eines Produktbeispiels wird aufgezeigt, welche Potentiale generativer Hybrid-Leichtbau eröffnet. Ausgehend von einer topologieoptimierten Form wird ein Bauteil abgeleitet. Dies wird im Lasersinterverfahren (SLS) gefertigt und in Kombination mit Kohlenstofffaserverbund (CFK)-Rohren sowie weiteren generativ gefertigten Bauteilen zum Produkt "Hocker" gefügt. Parallel wird das Verbundsystem digital abgebildet und simulativ überprüft.

 

Additive Manufacturing Technology offers a unique design flexibility due to its layer based construction approach. This provides a new potential for lightweight construction. Bionic lightweight structures, integrated functionality, and topology optimized structures are now possible to be manufactured. Another method to generate lightweight design is the usage of high-strength materials with low density. For example fiber reinforced materials which combine high-tensile fibers with low material density. The combination of these two unique benefits leads towards ultralight products. The degree of individualization through additive manufacturing represents a new tool in the field of lightweight design, providing new construction possibilities. This paper presents the potential of hybrid lightweight design with the help of a specific product. An ergonomic lightweight seat starts with a topology optimized 3D form. The construction combines additive manufactured parts with carbon fiber reinforced plastic (CFRP) pre-products. Additionally, the interaction between the constituent parts has been simulated.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-356253.html