Abbildung 1: Prinzipskizze des 3D-Druckverfahrens

3DsusCOMP

Abbildung 2: Additiv gefertigte Zellenstruktur mit definiert einstellbaren mechanischen Eigenschaften

Projekttitel: 3D-Druck von sortenreinen und steuerbar multidirektionalen Verbundwerkstoffen für die Kreislaufwirtschaft

Sortenreine und selbstverstärkende Kohlenwasserstoff-Komposite (All-HC-Komposite) sind für den nachhaltigen Leichtbau und die Kreislaufwirtschaft besonders attraktiv. Da sowohl Matrix als auch die verstärkende Phase aus hochorientierten Polymerfasern aus dem gleichen hochmolekularen Kohlenwasserstoff bestehen, können diese Werkstoffe weitgehend rückstandsfrei werkstofflich, rohstofflich und energetisch wiederverwertet werden. Die herausragenden mechanischen Eigenschaften der All-HC Komposite werden durch die Mikrostruktur der Bauteile verursacht, die sich unter geeigneten Verarbeitungsbedingungen, beispielsweise während des Spritzgusses, einstellt.

Erst in jüngster Zeit ist die Verarbeitung der sortenreinen Kohlenwasserstoff-Komposite in einem additiven Fertigungsverfahren, der „fused filament fabrication“,  ermöglicht worden. Dies stellt für die Anwendung der  All-HC Komposite einen Durchbruch dar, da die Orientierung der verstärkenden Struktur durch die Wahl der 3D-Druck-Pfade beim Ablegen der Kompositstränge  gezielt gesteuert werden kann. Der 3DsusCOMP-Verbund fertigt drei Demonstratoren um All-HC Werkstoff-Innovationen deutlich zu machen: 1. All-HC Zahnräder für Kunststoffgetriebe mit wasserbasierter Schmierung; 2. Individualisierte All-HC Leichtbauelemente mit einstellbaren mechanischen Eigenschaften für Orthesen und Protektoren in Sport und Medizin und Greifer in der Automatisierungstechnik; und 3. All-HC Steckverbindungen („All-HC Interlocking“). Die Arbeiten in 3DsusCOMP basieren dabei auf den Ergebnissen des LZN-Pilotprojekts susCOMP.