DYNAPIXEL: Mit rekonfigurierbaren Werkzeugen zum Mass-Customization von Composite Bauteilen

In den letzten 10 Jahren hat die Gattung der Verbundwerkstoffe einen immensen Aufschwung erfahren. Automatisierung, Kostensenkung und Steigerung des Leichtbaugrades standen thematisch im Vordergrund der Entwicklung. Gerade die Automobilindustrie wurde als prognostizierter Großabnehmer von Verbundwerkstoffen zum Technologietreiber. Ein wesentlicher Vorteil der Faserverbundwerkstoffe wurde allerdings größtenteils vernachlässigt: Die Kombination aus hoher Flexibilität bei hervorragender mechanischer Performance. Beschränkt wurde die Nutzbarkeit dieser Eigenschaft des letztlich sogar für Mass-Customization tauglichen Werkstoffs bisher stets durch die hohen Kosten der Werkzeuge, die bei jedem Faserverbund-Fertigungsverfahren für jede darzustellende Geometrie notwendig sind.

Hier setzt das rekonfigurierbare Werkzeugsystem DYNAPIXEL an. Mittels einer Diskretisierung der Werkzeugoberfläche durch Stifte lassen sich ohne wiederkehrende Werkzeugkosten schnelle Prototypen oder kundenindividuelle Bauteile erstellen. Elementarer Bestandteil zur effizienten Nutzung des Werkzeugs ist eine geschlossene, digitale Prozesskette. Die DYNAPIXEL-Software erlaubt die skriptbasierte Stützstellengenerierung direkt im CAD und die nahtlose Übergabe in die Steuerungssoftware des DYNAPIXEL-Werkzeugs. Somit ist auch eine schnelle, adaptive Fertigung von Bauteilen möglich.

Mögliche Einsatzbereiche des Werkzeugs sind beispielsweise maßgeschneiderte medizinische Produkte wie Orthesen oder Kleinserien und Prototypen. Dabei können trockene Textilien in Verbindung mit Vakuuminfusion, thermoplastische Organobleche oder auch Prepregs verarbeitet werden. Bei der Herstellung von konsolidierten Bauteilen ist die spezielle golfballartige Oberflächenstruktur zu beachten, die sich aus der Beschaffenheit des Werkzeugs ergibt. Hier ergibt sich ein Anwendungsbereich vor allem überall dort, wo Flexibilität höher priorisiert wird als die Oberflächenanforderung. Beim Einsatz von DYNAPIXEL als flexibles Preforming-Werkzeug zur Umformung von flächigen Halbzeugen oder zur Direktablage zum Beispiel im Fiber-Patch-Preform Verfahren entfällt dieser Nachteil, da die Konsolidierung in einem separaten Schritt erfolgt. Damit ergibt sich vor allem auch in der Prozess-Vorentwicklung und der Optimierung von Bauteilgeometrien hinsichtlich Drapierbarkeit ein vielversprechendes Einsatzgebiet.