Verbundprojekt: FIONA - Funktionsintegrierte optimierte neuartige additive Strukturen; Teilvorhaben: Filament- und Prozessoptimierung für die additive Fertigung (FiPrA)

Abstract

Im Luftfahrtforschungsprojekt FIONA ist das Ziel verfolgt worden, den Einsatzbereich für die additive Fertigung mit thermoplastischen Werkstoffen zur Herstellung von Flugzeugbauteilen maßgeblich zu erweitern. Das sogenannte Fused Deposition Modeling (FDM) ist als anerkanntes Verfahren etabliert, wird jedoch primär für die Fertigung niedrigbelasteter und nicht sicherheitskritischer Bauteile eingesetzt, wie z. B. Abdeckungen oder Halter. Aufgrund bestehender Lücken hinsichtlich der Prozessreife und Auslegung sind die potenziellen technologischen Möglichkeiten noch nicht nutzbar. Zusätzlich ist die Verfügbarkeit serienreifer und industrielle einsetzbarer Anlagensysteme sowie passender Filamentmaterialien beschränkt. Insbesondere sind die Möglichkeiten des Überdruckens zur nachträglichen Funktionalisierung von Strukturen, die Herstellung von faserverstärkten Bauteilen im Filament Composite Manufacturing (FCM) und die Integration zusätzlicher Funktionalitäten durch Multimaterialdruck in der additiven Fertigung hervorzuheben. Allerdings existieren weiterhin signifikante Entwicklungsbedarfe hinsichtlich Anlagenreife, Prozessstabilität, Auslegungswerkzeugen und Designregeln, welche der Umsetzung einer Serienfertigung entgegenstehen. Das Kernziel des Verbundprojekts besteht in der Schließung der zugehörigen Wissenslücken und nachfolgender Vergrößerung des Bauteilspektrums für die additive Fertigung. The aim of the aerospace research project FIONA was to significantly expand the range of applications for additive manufacturing with thermoplastic materials for the production of aircraft components. Fused Deposition Modeling (FDM) is established as a recognized process. However, FDM is primarily used for the production of low-stress and non-safety-critical components, such as covers or holders. Due to a lack of knowledge regarding process maturity and design, the potential technological possibilities cannot yet be exploited. Furthermore, the availability of production-ready and industrially applicable plant systems and suitable filament materials is limited. In particular, the possibilities of overprinting for the subsequent functionalisation of structures, the manufacturing of fibre reinforced materials via Filament Composite Manufacturing (FCM) and the integration of additional functionalities through multi-material printing in additive manufacturing should be emphasized. However, there is still a significant need for development in terms of system maturity, process stability, design tools and design rules, which stand in the way of implementing series production. The core objective of the joint project is to close the associated knowledge gaps and subsequently expand the range of components for additive manufacturing.