3D-Druck von Faserverbund-Bewehrungen
Mikrowellensystem druckt Bewehrungen aus Carbonfaser-Verbundwerkstoff
Aussteller
Beschreibung
Reifegrad
In Entwicklung
Markteinführung
05 2025
Dokumentationsgrad
Gut dokumentiert
Marktorientierung
Mittlere Marktgröße
Beton weist eine hervorragende Druckfestigkeit auf, aber nur eine sehr beschränkte Zugfestigkeit. Bei Betonkonstruktionen wie Fundamenten, Unterzügen, Stützen und Decken werden daher meist stabförmige Bewehrungen aus Stahl eingebaut, um die auftretenden Zugkräfte aufzunehmen. Die Herstellung von solchen Stahlbetonbauteilen ist energieintensiv und klimaschädlich. Zudem ist die Lebensdauer von Stahlbetonkonstruktionen aufgrund ihrer Korrosionsanfälligkeit beschränkt. Eine Ausweichmöglichkeit sind Stäbe und Mattenware aus Carbonfaser-Verbundwerkstoff. Solche Kompositbewehrungen korrodieren nicht und die spezifische Zugfestigkeit ist höher als die von Stahl. Jedoch sind die Fasern und ihre Verarbeitung aktuell kostenintensiv.
Forschende am KIT haben ein alternatives 3D-Druckverfahren auf Basis elektromagnetischer Erwärmung entwickelt, das endlosfaserverstärkte thermoplastische Verbundwerkstoffe (CFRTP) mit hoher Geschwindigkeit verarbeitet. Damit das Kunststoffmaterial die Druckdüse passieren kann, muss es durch Wärme weich genug und formbar sein. Dies gelingt mit einem Mikrowellenapplikator als Druckkopf, der ein gleichmäßiges und schnelles Erhitzen selbst bei großen Filamentdurchmessern ermöglicht. Im Gegensatz zu konventioneller Erwärmung generieren Mikrowellen die Wärme direkt im Material. Die schlechte Wärmeleitfähigkeit von Kunststoff, welche die Druckgeschwindigkeit in konventionellen Filament-3D-Druckern begrenzt, spielt dann keine Rolle. Die Mikrowellendrucktechnik ermöglicht die flexible Herstellung von mechanisch belastbaren Carbonfaser-Verbundstrukturen als Bewehrung. Mit einer bis zu zehnmal höheren Druckgeschwindigkeit als gängige Technologien bietet das additive Verfahren hohes Potenzial für viele Industrieanwendungen.
Zu dieser Technologie erhalten Sie am Stand des KIT einen Überblick. Tiefergehende Informationen können im Anschluss an die Messe individuell im Kontakt mit den zuständigen wissenschaftlichen Beschäftigten des KIT ausgetauscht werden.
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
- Kaiserstr. 12
- 76131 Karlsruhe
- Deutschland
Kontakt
- Telefon: +49 721608 -0
- Fax: +49 721608 44290
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