Ansatz zur sicheren Direktverschraubung additiv gefertigter Einschraubtuben

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S34-KTP


Kernthesen

 

  • Sichere Direktverschraubung additiv gefertigter Bauteile
  • Additiv gefertigte Prototypen liefern Erkenntnisse für den Spritzguss
  • Geometrieoptimierung auf Grundlage wegfallender Spritzgussrestriktionen

Zusammenfassung

Die additive Fertigung gewinnt stetig an Bedeutung. Sie kann als Fertigungstechnologie jedoch nicht alleine bestehen. Begrenzte Bauräume, Materialkombinationen und die aktuell hohen Fertigungskosten sprechen für eine gezielte Integration im Sinne von Hybridstrukturen.

Diese können sowohl Materialbedingt als auch verfahrenstechnischer Natur seien. Das Direktverschrauben ist das meist genutzte mechanische Verbindungsverfahren für Kunststoffbauteile. Es ermöglicht die lösbare Verbindung verschiedenster Materialien bei hoher Kraftübertragung und Wirtschaftlichkeit.

Aktuell gibt es keine Richtlinien zur Direktverschraubung additiv gefertigter Einschraubtuben. Erste Untersuchungen an der Kunststofftechnik Paderborn haben gezeigt, dass die aktuelle DVS-Richtlinie für spritzgegossene Einschraubtuben nicht direkt übertragen werden kann. Dies begründet sich vorrangig in der Anisotropie der mechanischen Eigenschaften, die je nach additivem Fertigungsverfahren, mehr oder weniger stark ausgeprägt ist.

Die Anisotropie führt zu einem von der Aufbaurichtung abhängigem Versagen. Teilweise ist schon die Verbindungsherstellung nicht möglich. Durch Variation der Geometriegrößen des Einschraubtubus kann dem Zustand entgegengewirkt werden. Hierzu ist das Versagensverhalten in Abhängigkeit der richtungsabhängigen mechanischen Eigenschaften anhand einer Schraubanalyse zu bewerten.

Darüber hinaus fallen gegenüber dem Spritzguss vielfältige Restriktionen wie die Einhaltung gleichmäßiger Wandstärken oder das Vermeiden von Hinterschnitten weg. Dies bietet vielfältige Möglichkeiten zu Optimierungsansätzen für eine additiv gefertigte Geometrie des Einschraubtubus.


Projekt

DVS 11.3230, IGF 08544/19 N

Referent: Johannes Hillemeyer, M.Sc., Kunststofftechnik Paderborn


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