Die Hybridisierung von 3D-Druck mit Carbonfasern

Mit dem "Additive Carbon"-Verfahren von Cikoni sollen die Gestaltungsfreiheiten des 3D-Drucks mit der Performance von Carbon vereint werden. Der Spezialist für faserverstärkte Kunststoffe präsentiert auf der diesjährigen Composites Europe wie dies kostengünstig und einfach zu realisieren ist.

Das "Additive Carbon"-Verfahren des Stuttgarter Unternehmens Cikoni vereint die geometrischen Gestaltungsmöglichkeiten der Additiven Fertigung gezielt mit der hohen Lasttragfähigkeit von Carbonfasern. Das Verfahren erlaubt die kombinatorische Nutzung des 3D-Drucks mit dem Ablegen von Carbonfasern. Die Additive Fertigung erlaubt eine nahezu uneingeschränkte Gestaltungsfreiheit.

Die Werkstoffkennwerte kommen allerdings bislang nicht an die hohen Belastbarkeiten von carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) heran. CFK spielt seine Stärken vor allem dann aus, wenn die Belastung in Vorzugsrichtung entlang der Fasern stattfindet. "Additive Carbon" erlaubt durch einen kombinatorischen und vollautomatisierten Ansatz die Realisierung von Hybridkonstruktionen, in denen die Carbonfaserverstärkung unmittelbar den Lastpfaden folgt und die additiv gefertigte Grundstruktur als druckabsorbierende Stütze dient.

In der Additiven Fertigung gilt dabei bisher, dass größere Bauvolumina höhere Fertigungskosten und zudem lange Herstellungszeiten nach sich ziehen. In der klassischen Fertigung von Composites wiederum summieren sich Werkzeugkosten, ineffiziente Materialausnutzung und Verschnitt zu hohen Gesamtkosten. "Additive Carbon" setzt hier an, um die Einschränkungen beider Technologien durch eine zielgerichtete Hybridisierung aufzuheben: Die Carbonfaserverstärkung reduziert das notwendige Bauvolumen des 3D-Drucks und die additiv gefertigte Grundstruktur macht ein separates Fertigungswerkzeug beim robotergestützten 3D-Wickeln überflüssig.

Eine Symbiose, die sich nicht zuletzt auf der Kostenseite deutlich positiv auswirkt. Interessant wird das Verfahren vor allem dort, wo sich Leichtbauanforderungen mit hoher Bauteilvarianz paaren. So erlaubt der Einsatz im Maschinenbau höhere Produktivität, in der Medizintechnik individuelle Prothesen und in der Luftfahrt ultraleichte Strukturen. Damit sich das Verfahren auch in kostensensiblen Bereichen durchsetzen kann, haben die Cikoni-Ingenieure zudem ein Baukastensystem mit hybridisierten Spritzguss- und Metallbauteilen entwickelt, aus denen sich Strukturen modular konfigurieren lassen.

db/mg