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Leichtbau

Additive Fertigung: Hybridbauteile aus dem 3D-Drucker?

Multimaterialsysteme und Hybridbauteile sind der Trend im Leichtbau. Forscher der TU Dresden wollen nun einen Weg finden, diese additiv zu fertigen.

21.11.2017
LightweightConstruction Hybridbauteile 3D-Drucker

Der 3D-Druck ist der Anfang einer Revolution in der Fertigungsindustrie. Mit ihm werden Bauteile nicht mehr durch abtragende oder umformende Verfahren, sondern Schicht für Schicht aus flüssigen oder festen Werkstoffen neu aufgebaut. Für die Hersteller bietet das hohes wirtschaftliches und technisches Potenzial. Im Gegensatz zu herkömmlichen Fertigungsverfahren werden beim 3D-Druck Lager- und Transportkosten eingespart sowie eine Überproduktion vermieden.

Herausforderung: Metall- und Kunststoffkomponenten verbinden

Vielfältige Möglichkeiten bieten auch Faserverbundwerkstoffe. Gerade im Leichtbau kann ihr reduziertes Gewicht zusammen mit neuen Bauweisen zu nachhaltigen Produkten führen. Das Forschungskonsortium MM3D, bestehend aus der Technischen Universität Dresden sowie acht sächsischen Unternehmen , hat es sich zur Aufgabe gemacht, die additive Fertigung, Faserverbundstrukturen und sowie die umformende Metallverarbeitung zusammenzubringen. Der große Vorteil von Hybridbauteilen ist, dass in ihnen komplementäre Werkstoffeigenschaften kombiniert werden können. Diese lassen sich den jeweiligen Anforderungen entsprechend einstellen.

3D-Druck als Schlüssel

Das Konsortium MM3D will nun die Methoden, Werkzeuge und Technologien für neue Druckverfahren entwickeln, bei denen Bauteile aus verschiedenen Materialien, wie beispielsweise einer Faserverbund-Metall-Hybridstruktur, gefertigt werden. Denn zurzeit gibt es noch keine Fertigungstechnologien, mit deren Hilfe Hybridbauteile generativ hergestellt werden können. Der Schlüssel dazu soll der 3D-Druck sein.

Weil die konventionellen Polymer-3D-Druckverfahren nur Bauteile mit begrenzten mechanischen Eigenschaften herstellen, sind Einsatztests oder eine direkte Belastung nicht möglich. Damit fehlt auch die Möglichkeit, günstige Musterbauteile mit Serieneigenschaften anzubieten. Die zu erforschenden Technologien und Werkzeugtechniken sollen hier in Zukunft Abhilfe schaffen.

Welche Vorteile haben Hybridbauteile?

Kommen Hybridbauteile und die additive Fertigung zusammen, bringt dies gleich mehrere nachhaltige Aspekte mit sich. So können Leichtbau und das Multi-Material-Design eingesetzt werden, wenn der Energiebedarf reduziert werden soll und das Gewicht einen maßgeblichen Anteil daran hat. Wird dies um ein additives Fertigungsverfahren ergänzt, kann das Produkt gleich doppelt bei der Energie- und Ressourceneffizienz punkten.

Alle Ergebnisse der MM3D-Forschung sollen innerhalb einer "Shared Factory", einer Art Vernetzungsplattform , mit anderen Unternehmen geteilt und verwertet werden. Das gleiche gilt für die Prozesse zur Zusammenarbeit.

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