Optimierung des Produktentwicklungsprozesses von umspritzten (FVK-)Strukturen durch additive Fertigung mittels Robotic Screw Extrusion Additive Manufacturing

Abstract

Automobilkomponenten, die auf Urformverfahren basieren, erfordern einen kosten-, zeit- und ressourcenintensiven Produktentwicklungsprozess (PEP), da für jede Iteration ein neues geometriespezifisches Werkzeug benötigt wird. Der Einsatz des Robotic Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM) bietet die Möglichkeit, mit Standardthermoplastgranulaten diese primärumformenden Strukturen in der Prototypenphase durch additive Strukturen zu ersetzen. Diese Fähigkeit ermöglicht die Verwendung des Zielmaterials des primären Formgebungsverfahrens, z. B. des Spritzgießens, das später in der Serienproduktion verwendet wird. Die Kombination mit einem 6- achsigen Industrieroboter als Positioniersystem sowie einem DrehKipp-Tisch als Bauplattform ermöglicht den schnellen Aufbau auch großer Bauteile oder die additive Fertigung auf bestehenden Strukturen. Am Beispiel einer zu bedruckenden Reserveradmulde, die einem aktuellen Mercedes-Benz-Serienfahrzeug entnommen ist, wird dieses Fertigungsverfahren demonstriert. Im Serienprozess wird die Reserveradmulde aus einem geformten Organoblech hergestellt und mit einem 40 % glasfasergefüllten Polypropylen umspritzt. Um das teure Spritzgusswerkzeug in der Prototypenphase zu vermeiden, sollen Verstärkungsrippen und funktionale Schnittstellen zunächst direkt auf das geformte Organoblech additiv gedruckt werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der geometrischen und funktionalen Validierung von Bauteilen in der Frühphase mit dem Ziel, letztlich nur noch das Werkzeug für die Serienfertigung herzustellen.