In dem Forschungsprojekt AddFiberFab wird die Herstellung von großen und robotergewickelten Faserverbundbauteilen weiterentwickelt, um freitragende und individuell lastangepasste Tragwerke für die Bauindustrie herzustellen. Die Komponenten können ohne Wickelkern produziert werden. Computergestützte Verfahren ermöglichen unterschiedliche Fasermuster für jedes Bauteil, so dass hochgradig lastangepasste Multimaterialbauteile unter Ausnutzung ihrer gesamten Struktur erzeugt werden können. So wird der steigenden Nachfrage nach ressourceneffizienter Materialnutzung in der Bauindustrie nachgekommen.
Im additiven Herstellungsprozess werden mehrere Fasern nacheinander zu Komponenten verarbeitet, deren Dimensionen und Fasertaxonomie an die Anforderungen an die Gesamtstruktur im Anwendungsfall angepasst werden können. Veränderliche Komponenten können mit einem einzigen Produktionsaufbau systematisch aufgebaut werden.
Die Besonderheit des Herstellungsprozesses ist das kernlose Wickeln. Die Fasern werden von einem sechsachsigen Roboter zwischen zwei Rahmen frei gespannt. Dies ermöglicht hochkomplexe Multimaterialkomponenten. Allerdings ist die Bewegungsprogrammierung und die Interaktion zwischen den Wickelrahmen sowie mit der zusätzlichen externen Achse nicht trivial.
Das ITFT konzentriert sich auf die Entwicklung und Optimierung eines neuen Faserablagekopfes für das robotische Set-up sowie der benötigten Peripheriegeräte, wie Gatter- oder Harz-/Härterversorgung. Die hochwertige gleichzeitige Platzierung von sechs Carbon- oder Glasrovings wird durch die Integration mehrerer Sensoren zur Online-Qualitätsüberwachung im Roboterkopf ermöglicht. Einige der Sensoren und Messkonzepte werden ganz neu entwickelt. Der wichtigste Aspekt ist die Echtzeit-Anpassung der Wickelparameter auf Basis der Sensordatenanalyse.
Ein Ziel des Projekts ist es, die Technologie für den Bau eines Großdemonstrators in Form eines halbkugelförmigen Pavillons für die Bundesgartenschau 2019 in Heilbronn bereitzustellen. Die gewickelten Komponenten werden zusammengebaut und mit einer lichtdurchlässigen Folie abgedeckt.
Die Eröffnung ist für den 17.04.19 geplant.
Computergenerite Ansicht des Pavillons am geplanten Aufstellungsort
Foto: (c) ICD, Universität Stuttgart
Der lichtdurchflutete Pavillon lädt Sie dazu ein, die faserverstärkten Bauteile aus nächster Nähe zu erleben.
Foto: (c) ICD, Universität Stuttgart
Projektlaufzeit
Juni 2017 – Mai 2019
Projekt Team
ITFT Institut für Textil- und Fasertechnologien, Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Götz T. Gresser, Pascal Mindermann
ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, Universität Stuttgart
Prof. Achim Menges, Serban Bodea
ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers, Bas Rongen
Förderung
Die Forschung wurde unterstützt durch die Baden-Württemberg Stiftung innerhalb der Ausschreibung Innovation durch Additive Fertigung.
Ansprechpartner
Dr.-Ing. Pascal Mindermann
Wissenschaftlicher Mitarbeiter (Postdoc)