Direktverschraubung additiv gefertigter Kunststoffbauteile

IGF-Vorhaben-Nr.: 01IF21902N

Laufzeit: 01.06.2021 - 31.08.2023

Forschungseinrichtungen:

Fakultät Maschinenbau KTP Institut für Kunststofftechnik

Fachgebiete:

MB Fertigungstechnik, auch: Umformtechnik, Fügetechnik, Oberflächentechnik,
MA Produktionstechnologien, auch: Konstruktion

KC Leichtbau,
FD Ressourceneffizienz, Rohstoffe (außer Energie)

Wirtschaftszweige:

29 Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenteilen, 51 Luftfahrt

22 Herstellung von Gummi- und Kunststoffwaren, 27 Herstellung von elektrischen Ausrüstungen

Vorhabenbeschreibung:

Die Bedeutung der additiven Fertigung (AM) wächst stetig. Durch die werkzeuglose Fertigung ist diese für die Herstellung funktionsnaher Prototypen unersetzbar. Zugleich befähigen die geometrischen Freiheiten die AM zur direkten Umsetzbarkeit von spannungs- und steifigkeitsoptimierten Geometrien sowie der Funktionsintegration. Durch die steigende Produktivität wird sie zunehmend interessanter für die Serienfertigung. Die Bauräume und Materialkombinationen in der AM sind begrenzt und die Kosten verglichen mit anderen Verfahren hoch. Das Fügen ermöglicht den gezielten Einsatz der AM und liefert einen direkten Beitrag zu qualitativem Wachstum. Dies ist besonders für KMU interessant, da auf kleinen günstigen Anlagen hergestellte Bauteile zu größeren Baugruppen verbunden werden können. Das Direktverschrauben ist hierzu prädestiniert, da es verschiedenste Materialien mit hoher Kraftübertragung bei geringen Anlagenkosten verbinden kann. Aktuell gibt es keine Richtlinie zur Auslegung additiv gefertigter Direktverschraubungen. Aus dem schichtweisen Aufbau ergibt sich eine verfahrensabhängig ausgeprägte Anisotropie. Voruntersuchungen an der Kunststofftechnik Paderborn zeigen, dass die DVS-Richtlinie 2241 für Spritzgussbauteile nicht auf additiv gefertigte Bauteile anwendbar ist. Im Forschungsvorhaben werden für die additiven Verfahren FDM, KF und LS das Einschraubverhalten, die Prozesssicherheit, die Auszugsfestigkeit und die Vorspannkraft optimiert und mit spritzgegossenen Referenztuben verglichen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es Richtlinien zur Auslegung, Gestaltung und Fertigung additiv gefertigter Direktverschraubungen für KMU bereitzustellen. Richtlinien tragen signifikant zur Erhöhung der Sicherheit und Qualität additiv gefertigter Produkte bei. Durch sie sparen KMU Entwicklungskosten und bleiben wettbewerbsfähig gegenüber GU. Gleichzeitig vereinfachen sie die Zusammenarbeit mit GU und bieten KMU mehr Sicherheit bei der Entwicklung von AM-Teilen.