Industrie trifft Hochschule: Additives Fertigungsverfahren „3D-Faserwickeln"
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Vortragsreihe der Fakultät für Technik schließt im Wintersemester mit dem Thema Leichtbau
Philipp Bauer, Professor Dr.-Ing. Ingolf Müller, Dr.-Ing. Andre Stieglitz und Dipl.-Ing. Valentin Hörtdörfer (v.l.n.r.).Ressourceneffizienz, Reduktion der CO2-Emissionen und Erhöhung von Nutzlasten bei gleichzeitig hoher Sicherheit, gesteigerter Wirtschaftlichkeit, intelligenter Funktionalität und zunehmendem Komfort – diesen Herausforderungen müssen sich der Maschinenbau und die Automobilindustrie stellen. Der effiziente Leichtbau hat hierbei eine Schlüsselstellung. Die Veranstaltungsreihe „Industrie trifft Hochschule“ (ITH) rückte dieses Thema im Rahmen des letzten Vortragsabends im Wintersemester in den Fokus. In vier Vorträgen wurden den Gästen am Donnerstag, 5. Dezember 2019, verschiedene Ansätze des additiven Fertigungsverfahrens „3D-Faserwickeln" vorgestellt. Die Vorträge vermittelten Einblicke in die Entwicklung von dreidimensionalen, ultraleichten Wickelstrukturen aus endlosfaserverstärkten Kunststoffen, die voll automatisiert und unter höchster Materialausnutzung additiv gefertigt werden.
Die additive Fertigung bezeichnet einen Prozess, bei dem auf der Basis von digitalen 3D-Konstruktionsdaten durch das Ablegen von Material schichtweise ein Bauteil – aus Metallen, Kunststoffen oder Verbundwerkstoffen – aufgebaut wird. Das Produktionsverfahren unterscheidet sich deutlich von konventionellen, abtragenden Fertigungsmethoden, bei denen Werkstücke beispielsweise aus einem festen Block herausgefräst werden. „Bei vielen Bauteilen wird sich der optimale Leichtbaueffekt nicht durch reine Materialsubstitution erzielen lassen. Auch last- und materialgerechtes Design für das jeweilige Bauteil sind essenziell“, so Professor Dr.-Ing. Ingolf Müller, der den ITH-Abend mit seinem Vortrag „Überblick zum effizienten und lastgerechten Leichtbau mit additiven Faserwickelverfahren“ eröffnete. Richte man die Faserorientierungen gezielt an den Beanspruchungen des jeweiligen Bauteils aus, so der Maschinenbau-Professor der Hochschule Pforzheim, lasse sich ein minimaler Einsatz der relativ teuren Ausgangsmaterialien erzielen und so akzeptable Produktpreise sichern.
Beim „3D-Faserwickeln" werden Faserverbundwerkstoffe durch eine Sieben-Achs-Roboteranlage mit eigens von der Hochschule Pforzheim entwickeltem Ablegekopf belastungsgerecht, mit höchster Materialausnutzung und vollautomatisiert abgelegt und können anschließend zum Endbauteil ausgehärtet werden.Ingolf Müller leitet das Labor für Leichtbau des Bereichs Maschinenbau an der Fakultät für Technik. Hier kommt zur Erforschung und Entwicklung des Wickelprozesses seit 2018 unter anderem ein Knickarmroboter zum Einsatz. Der KUKA KR QUANTEC 120 verfügt über sechs integrierte sowie eine externe Achse und kann eine Traglast von bis zu 120 kg in jeder Position und bei jeder Geschwindigkeit heben und mit hoher Präzision bewegen. Weitere ITH-Referenten waren der Pforzheimer Forschungsmitarbeiter Philipp Bauer (Roboterbasiertes 3D-Faserwickeln für ultraleichte, lastgerechte Strukturen), Dipl.-Ing. Valentin Hörtdörfer von der Institut für Verbundwerkstoffe GmbH in Kaiserslautern (Reinventing the Wheel – Innovative Fertigung von Composite-Speichenrädern) sowie Dr.-Ing. Andre Stieglitz von der ZF Friedrichshafen AG in Osnabrück (Kosteneffizienter Leichtbau für die Großserie: Effiziente und hochbelastbare Konstruktionen mit Endlos-Profilen aus Pultrusion und struturellem Kleben).
„Industrie trifft Hochschule“ ist eine Veranstaltungsreihe der Hochschule Pforzheim und der Cluster-Initiative „Hochform“ (WSP). Seit ihrer Gründung im Jahr 2014 verfolgt sie das Ziel, Unternehmen im Wirtschaftsraum Pforzheim – Nordschwarzwald durch den Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis in ihrer Innovationstätigkeit zu unterstützen. Vorträge, Workshops und Laborführungen gewähren umfassende Einblicke in Themenbereiche wie Werkstoffe, Werkzeug- und Maschinenbau, neue Produktionsverfahren oder Industrie 4.0. Professoren und Mitarbeiter der Hochschule Pforzheim stehen den interessierten Fachkräften, Abteilungsleitern und Geschäftsführern der Unternehmen als Gesprächspartner zur Verfügung.
ITH-Termine im Sommersemester 2020:
- 19.03.2020: „Lasermaterialbearbeitung - Neues aus Industrie und Forschung
- 18.06.2020: „Technologie-Trends in Medizintechnik & Life Sciences"
- 02.10.2020: „Ultraeffizient-Herstellung von Permanentmagneten zur Ressourcenschonung"
- 03.12.2020: „Info-Veranstaltung zum Zentrum für Präzisionstechnik"
Weitere Informationen:
https://www.hs-pforzheim.de/ith
https://www.hs-pforzheim.de/profile/ingolfmueller/
https://engineeringpf.hs-pforzheim.de/bachelor/maschinenbau/