F³-Compositor ermöglicht ideale 3D-Ablage
Fraunhofer IMWS-Forscher schaffen gleichzeitiges Fügen thermoplastischer UD-Tape-Halbzeuge
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F³-Compositor ermöglicht hohe Reproduzierbarkeit beim Tape-Legen (Foto: imws.fraunhofer.de) |
Halle an der Saale/Schkopau (pte016/10.10.2023/11:30)
Forscher des Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS haben eine lastpfadgerechte und materialeffiziente Faserverstärkung von Bauteilen durch den Einsatz von unidirektional endlosfaserverstärkten Tapelagen (UD-Tapes) realisiert. Den dazu neu entwickelten F³-Compositor haben die Experten bereits erfolgreich im Polymer-Pilotanlagenzentrum in Schkopau umgesetzt.
Immense Gestaltungsfreiheiten
Werden UD-Tapes bei der Herstellung dreidimensional abgelegt, bieten sich viele Gestaltungsfreiheiten - insbesondere für Leichtbaukomponenten, die in geringer Stückzahl gefertigt werden. Der Ansatz des F³-Compositors vereint das Tape-Ablegen und Fügen der Halbzeuge mit hoher Reproduzierbarkeit und Materialeffizienz.
Für Leichtbaukomponenten, die in geringen Stückzahlen gefertigt werden, bietet sich dabei das 3D-Tape-Legen an. Hier lassen sich sehr individuelle Design-Lösungen mit geringem Materialverbrauch kombinieren. Ein Beispiel sind Orthesen aus der Medizintechnik: Diese können mit 3D-Tape-Legen spezifisch auf Patienten angepasst werden, gleichzeitig sehr leicht und dabei hoch belastbar sein.
Sechs-Achs-Roboter und Lege-Kopf
Der F³-Compositor ermöglicht die automatisierte und multiaxiale Ablage sowie das gleichzeitige in-situ-Fügen thermoplastischer UD-Tape-Halbzeuge. Ein Sechs-Achs-Roboter und Lege-Kopf mit integrierter Wärmequelle auf Basis einer ökologisch optimierten Wasserstoff-Sauerstoff-Heizquelle schafft die lastpfadgerechte und materialeffiziente Faserverstärkung von Bauteilen durch das linienförmige oder flächige Ablegen von Tape-Einzelbahnen oder -Patches mit Legegeschwindigkeiten von bis zu einem Meter pro Sekunde.
Derzeit ist die Verarbeitung von Tape-Breiten von drei bis zwölf Millimetern möglich. Eine speziell für diese Anwendung entwickelte Software ermöglicht die benutzerfreundliche Programmierung sowie Prozess-Simulation der Anlage mittels CAD-Daten für Materialverbrauch, Kollisionsprüfung, Zykluszeit-Ermittlung und weiterer Parameter.
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