Additive Manufacturing of Continuous Fibre Reinforced Polymers for Structural Applications (3D-CFRP)

Strategische Ziele sind die Entwicklung von neuen Materialien und Technologien für hochbelastbare Bauteile aus endlosfaserverstärkten Kunststoffverbunden im FFF (Fused Filament Fabrication)-Verfahren. Dies soll die Realisierung 3D-gedruckter Composite-Bauteile als hocheffiziente Alternative für klassisch hergestellte CFRP-Komponenten in Luft- und Raumfahrt, Automotive, Wind Energie, etc. ermöglichen.

Kurzbeschreibung

Ausgangssituation

Die geplanten Entwicklungen und Ziele dieses Projektes sind durch den bisher sehr eingeschränkten Einsatz von Endlosfaser-verstärkten (z.B. Carbon-, Naturfasern) polymeren Materialien in strukturellen Anwendungen mittels 3D Filament Druck getrieben. Derzeit werden nahezu ausschließlich Kurzfasern als Verstärkungsstoffe mit dieser Technologie verarbeitet, welche aber wegen ihrer Eigenschaften nicht für Strukturbauteile einsetzbar sind. Daher soll in Europa diese Technologie sowie neue Materialien entwickelt und etabliert werden.

Ziele/Herausforderung

Das Konsortium aus wissenschaftlichen und industriellen Partnern aus Österreich, Litauen und Russland hat sich das ambitionierte Ziel gesteckt, Endlosfaser-verstärkte polymere Materialien mittels der innovativen Technologie FFF (Fused Filament Fabrication) für strukturelle Anwendungen (Aerospace, Automotive, Windenergie, usw.) zu entwickeln. Die großen Herausforderungen für diesen Komplettansatz liegen somit materialseitig in den Entwicklungen zur Vorbehandlung der Endlosfasern, der Kompatibilität dieser mit dem Polymer als auch zwischen den gedruckten Schichten - prozesstechnisch in der Entwicklung von Druckerkomponenten sowie des Druckprozesses selbst. Für beide Themenschwerpunkte sind Simulationstools zu generieren bzw. anzupassen.

Erwartete Ergebnisse

Die erwarteten Ergebnisse des EU-Projektes führen zu grundlegenden Fortschritten bei den technologischen Entwicklungen für den Druckprozess sowie der Herstellung 3D gedruckter Bauteile aus Endlosfaser-verstärkten Materialien mittels FFF für strukturelle Anwendungen.

Es werden neue innovative und realisierbare Umsetzungen für die ressourcenschonende, flexible und hochinnovative Produktion von Strukturbauteilen für z.B. Anwendungen in der Mobilität dargestellt und bei den Partnern implementiert werden.

Eckdaten

Ausschreibung: Produktion der Zukunft 17. AS 2016, M-Era.Net
Projektlaufzeit: Mai 2017 – April 2020

3D gedruckte Musterteile mit und ohne Carbonfaserverstärkung (Wood K plus)

Projektbeteiligte

Projektleitung

Kompetenzzentrum Holz GmbH

ProjektpartnerInnen

Johannes Kepler Universität (JKU), Institute for Constructional Lightweight Design (IKL)
Johannes Kepler Universität (JKU), Institute of Polymer Extrusion and Compounding (IPEC)
HAGE Sondermaschinenbau GmbH
PRIME aerostructures GmbH
PRIREVO e.U.
Kaunas University of Technology (KTU), Litauen
Karfidov Lab LLC, Russland

Kontaktadresse

Dr. Andreas Haider
E-Mail: a.haider@wood-kplus.at