Additive Fertigung adaptiver Strukturkomponenten

Abstract

Im Rahmen des Promotionsprogramms "Selbstorganisierte multifunktionale Struktu-ren für den adaptiven Hochleistungsleichtbau" ist es erstmals gelungen, Strukturen mit komplexen Geometrien aus dem piezoelektrischen Funktionswerkstoff PVDF (Polyvinylidenfluorid) additiv zu fertigen und sie für den Einsatz als Aktuatoren und Sensoren vorzubereiten. Aufgrund der Gleichheit der piezoelektrischen Konstanten, die den direkten und den reziproken Piezoeffekt beschreiben, sind die gefertigten Strukturkomponenten stets als Aktuatoren und als Sensoren zugleich wirksam. Der Campus Funktionswerkstoffe und -strukturen hat das Promotionsprogramm 2016 gestartet, um adaptronische Strukturen per Selbstorganisation herzustellen, denn die Aktuator- und Sensor-Topologien können durchaus hochkomplex sein. Daher ist die additive Fertigung ergänzend vorgesehen, um geeignete Startkonfigurationen für die Selbstorganisationsprozesse zu realisieren. Die Selbstorganisationseffekte offenbaren energetisch optimale Topologien und die additive Fertigung ergänzt bei der Replikation. Es ist nun gelungen, PVDF in einfachen und komplexen Geometrien 3D zu drucken. Mittels anschließender Elektrodierung und Polarisierung lässt sich der piezoelektrische Effekt prägen, der die Voraussetzung für die aktuatorische und für die sensorische Funktion ist. Zukünftig sollen die Verlegung der Leiterbahnen und die Elek-trodierung ebenfalls per additiver Fertigung erfolgen.