Forschungsdatenbank

Zur Auslegung und additiven Fertigung zirkulärer, endlosfaserverstärkter, großflächiger, thermoplastischer Kunststoff-Hybrid-Bauteile für Strukturanwendungen wird eine softwareunterstützte (CAE) Produktentwicklungskette aufgebaut. Als Demonstrator wird ein vollständig recyclingfähiges Rotorblatt für Kleinwindkraftanlagen entwickelt. Aktuell sind Rotorblätter wegen der duromeren Matrix nicht recyclingfähig. Die Schalen der Neuentwicklung werden mit kurzfaserverstärktem thermoplastischem Granulat gedruckt, wobei zur Verstärkung und Schadensüberwachung eine Endlosfaser integriert wird. Die Stege werden aus schnellwachsendem Holz (Paulownia-Baum) demontierbar im „Design for Recycling/Repair" Integriert. Granulat und Fasern sollen überwiegend biobasiert sein. Bestandteil der Produktentwicklung ist eine vollständige Materialauswahl -und Qualifizierung mit Fokus auf die Erstellung von Materialkarten für die Simulation. Der Berechnungsprozess wird auf Grundlage einer bestehenden Simulationskette aus dem Vorgängerprojekt AMSim durch anisotrope Topologieoptimierung und der mehrfachen Anisotropie von Endlosfasern und kurz/langfaserverstärktem Granulat erweitert. Ein Fokus liegt auf der Abbildung komplexer Druckpfade in der Simulation, da nicht nur ein „einfacher" Schichtaufbau in xy-Schichten, sondern auch Materialaustragung in z-Richtung erfolgt. Die Simulationsergebnisse werden über eine speziell entwickelte Geometrie validiert und anschließend auf das Demonstratorbauteil übertragen.