Mechanische Fügetechnik
Obwohl mechanische Verbindungstechniken von Kunststoffbauteilen aus der industriellen Praxis nicht wegzudenken sind, wird diese Disziplin an deutschen Forschungsstellen nur wenig behandelt. An der Kunststofftechnik Paderborn werden Untersuchungen zu Verbindungselementen durchgeführt, die bei einseitiger Zugänglichkeit unter Nutzung der Materialdeformation eine sichere Schraubverbindung von Bauteilen ermöglichen.
Die Untersuchungen in diesem Bereich erstrecken sich auf...
- die Geometrieoptimierung der Verbindungselemente
- Parameterstudien für unterschiedliche Materialien
- Dichtigkeitsprüfungen der Verbindungen
- Ermittlung mechanischer Kennwerte
Die Kombination der additiven Fertigung mit der Direktverschraubung kann den Nachteilen der additiven Fertigung wie langen Fertigungszeiten und hohen Kosten für große Bauräume entgegenwirken. Durch die Direktverschraubung können kleinere additive Bauteile zu größeren Bauteilen zusammengefügt oder als Bauteile mit hoher Funktionsintegration zu Baugruppen hinzugefügt werden. So kann der Bedarf nach großen Bauräumen umgangen und additive Bauteile sinnvoll in die Serienfertigungen integriert werden. Während für spritzgegossene thermoplastische Werkstoffe bereits Richtlinien für die Direktverschraubung vom deutschen Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e. V. (DVS – Richtlinie 2241) existieren, gibt es für die Direktverschraubung von additiv gefertigten Kunststoffbauteilen keine Gestaltungs- und Fertigungsempfehlungen. Erste Voruntersuchungen zeigten, dass die DVS-Richtlinie 2241 nicht analog auf additiv gefertigte Bauteile übertragen werden kann. Der Grund dafür liegt in der hohen Anisotropie von additiv gefertigten Kunststoffbauteilen. Das Ziel des Forschungsprojektes ist die Generierung von Fertigungs- und Gestaltungsempfehlungen für additiv gefertigte Kunststoffbauteile. Hierfür werden additiv gefertigte Schraubdome zunächst anhand der Richtlinie 2241 gestaltet und in Schraubuntersuchungen charakterisiert. Als Referenz für die Qualität der Verbindungen dienen spritzgegossene Schraubdome. Im Anschluss an die Charakterisierung folgt eine Optimierung der additiv gefertigten Schraubdome über verschiedene Ansätze. Hierzu zählen die Variation der Fertigungsparameter, die Anpassung der Standardgeometrie aus der Richtlinie 2241 und innovative Gestaltoptimierungen durch das Ausnutzen der hohen konstruktiven Freiheit von additiven Fertigungsverfahren. Mit den Ergebnissen der Schraubuntersuchungen soll ein Modell entwickelt werden, welches eine Überführung zwischen additiv gefertigten und spritzgegossenen Schraubdomen gleicher Festigkeit ermöglicht. Abschließend werden aus dem Modell und den Untersuchungsergebnissen generelle Fertigungs- und Gestaltungsempfehlungen für additiv gefertigte Kunststoffbauteile abgeleitet.
Genauer Informationen zu diesem Projekt finden Sie hier: Projektbericht
