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Projektbeteiligte

Prof. Dr. Ing. habil. Daniela Nickel (Projektleiterin)
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Inf. Thomas Pucklitzsch (Projektleiter)
Claudia Eßbach, M. Sc. (Projektmitarbeiterin)
Wolfgang Förster, Dipl.-Ing. (Projektmitarbeiter)

Entwicklung eines Anwender-Software-Moduls für eine materialreduzierte und beanspruchungsgerechte additive Fertigung

f3D – infill follows function

Laufzeit: 08/2020 – 05/2022

Projektbeschreibung:

Der amerikanische Bildhauer Horatio Greenough nutzte 1852 erstmals den Leitsatz „form follows function“ („die Form folgt der Funktion“) im Zusammenhang mit Prinzipien der Architektur. Dieser später vom Bauhaus interpretierte Gestaltungsgrundsatz erlangt neue Bedeutung mit den Möglichkeiten der additiven Fertigung. Allerdings sind auch viele Objekte bekannt, bei denen es mehrere, sich zum Teil widersprechende Anforderungen gibt. Beispielsweise ist bei den Tragflächen eines Flugzeuges die äußere Form von den gewünschten aerodynamischen Eigenschaften abhängig. Dabei wird die mechanische Stabilität durch die innere Struktur erreicht, das heißt die „Füllstruktur folgt auch der Funktion“!

Konventionelle Füllstruktur b) und geometrisch bedingte Oberflächentopographie c) eines 9 cm langen Modellflugkörpers aus unverstärktem Thermoplast a) – hergestellt mittels Fused Deposition Modeling (FDM, Schmelzschichtverfahren).

An der staatlichen Studienakademie Glauchau wird unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Daniela Nickel und Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Inf. Thomas Pucklitzsch seit August 2020 im Rahmen des Forschungsprojekts f3D ein Anwender-Software-Modul entwickelt, mit dem es möglich ist, ein materialreduziertes und dennoch funktionales Bauteil aus anspruchsvollen Verbundwerkstoffen (kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) additiv zu fertigen. Bei der Additiven Fertigung, auch bekannt als „3D-Druck“, werden Bauteile computergesteuert schichtweise aufgebaut. Dafür ist die sogenannte Slicer-Software notwendig, die aus einem digitalen Modell einzelne Schichten berechnet, deren Konturen anschließend von der Fertigungsmaschine abgefahren werden. Das Modell wird dazu in eine äußere Hülle (Form) und in eine innere Struktur („Infill“) zerlegt. Mit Hilfe dieser inneren Struktur, die vorzugsweise im Sinne des Leichtbaus ausgebildet sein soll, und des verwendeten Werkstoffs wird die Funktion des Bauteils sichergestellt. Bislang sind die Möglichkeiten der individuellen Gestaltungder inneren Struktur für additive Fertigungsverfahren jedoch sehr eingeschränkt. Lediglich der Füllgrad in Prozent sowie standardisierte, homogene Füllgeometrien stehen zur Auswahl. Der innovative Ansatz im Forschungsvorhabenf3D sucht diese Lücke zu schließen, indem das Anwender-Software-Modul alle notwendigen Freiheitsgrade zur Gestaltung dieser inneren Strukturen bereitstellt. Hierzu zählen beispielsweise diverse Gradierungen und unregelmäßige Strukturen, die der äußeren Hülle folgen oder diese bestimmen. Der Fortschritt des Vorhabens wird am realen, additiv gefertigten Bauteil abgeglichen, wobei über die Qualitätsprüfung weitere Optimierungsschritte für die Entwicklung des Anwender-Software-Moduls abzuleiten sind.

Ansprechpartner

Prof. Dr. habil. Daniela Nickel

Leiterin Wissens- und Technologietransfer

Standort Glauchau

Telefon 03763/173-131
E-Mail E-Mail schreiben
Raum 208

Prof. Dr. Thomas Pucklitzsch

Studiengangleiter Wirtschaftsinformatik

Standort Glauchau

Telefon 03763/173-512
E-Mail E-Mail schreiben
Raum 507

Dr. Claudia Eßbach

Laboringenieurin Chemie- und Werkstoffprüflabor

Standort Glauchau

Telefon 03763/173-119
Fax 03763/173-180
E-Mail E-Mail schreiben
Raum 020 (021)

Dipl.-Ing. Wolfgang Förster

wissenschaftlicher Mitarbeiter

Standort Glauchau

E-Mail E-Mail schreiben
Raum 508
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