Konstruktionsmethodische Synthese der additiven Fertigung und des Tailored-Fiber-Placements zur Lasteinleitung in FKV-Bauteile

Die additive Fertigung und das Tailored Fiber Placement (TFP) sind zwei Technologien die alleinstehend Leichtbaupotentiale bieten. Die additive Fertigung ermöglicht die direkte Generierung nahezu beliebig geformter dreidimensionaler Strukturen. Das TFP hingegen ist ein effektives zweidimensionales Verfahren zur Herstellung von maßgeschneiderten Preforms für Faser- Kunststoff-Verbunde (FKV). Beide Technologien weisen eine Gemeinsamkeit auf: sie bieten isoliert ein hohes Maß an geometrischer Freiheit. Diese Eigenschaft lässt die Hypothese zu, dass eine Hybridisierung der beiden Technologien einen erheblichen Mehrwert hinsichtlich des Leichtbaupotentials in bestimmten Anwendungsgebieten generieren kann. Synergetische, hybride Ansätze der beiden Technologien sind nicht ausreichend in der Literatur spezifiziert, wozu diese Arbeit ein Beitrag leisten soll. Das Ergebnis dieser konstruktiven Synthese ist eine hochleistungsfähige, hybride Lasteinleitungsstelle. Diese präsentiert sich als vielversprechendes Konzept zur Verbesserung der Lastübertragungseffizienz in FKV-Bauteile, welches die spezifischen Vorteile beider Fertigungstechnologien erfolgreich nutzt und kombiniert. Im Rahmen der Voruntersuchungen wurden u.a. bestimmte Strukturen der metallischen Oberflächen identifiziert, die sich als vorteilhaft für die Realisierung eines Hybridverbunds erwiesen. Zusätzlich wurden, basierend auf den prozessbedingten Randbedingungen, mehrere Konzeptionierungen abgeleitet und detailliert entwickelt. Neben der Beschreibung der Vorgehensweise und der Ergebnisse der Entwicklung werden im Beitrag allgemeine Handlungsempfehlungen für die konstruktive Synthese von Hybriden aus additiver Fertigung und TFP abgegeben. Diese systematische und umfassende Vorgehensweise ermöglicht nicht nur die Bestätigung der theoretisch postulierten Vorteile der Hybridverbundtechnik, sondern liefert zudem wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung des Fertigungsprozesses und schafft damit eine Grundlage zur weiteren Verbesserung der Bauteileigenschaften.