Aktoren und Sensoren via 3D Druck integrieren

Experimenteller Fused Filament Fabrication (FFF)-Multimaterialdrucker am Fraunhofer LBF mit gedruckten Sensorprototypen. (Quelle: Fraunhofer LBF)

Mit Hilfe des 3D-Drucks lassen sich die Anzahl der Komponenten komplexer, individualisierter Baugruppen stark reduzieren und viele Funktionen direkt in ein Bauteil integrieren. Diese Funktionsintegration ist ein Weg, Bauteile leichter zu gestalten. Außerdem vereinfacht sie häufig den Herstellungsprozess und verringert den notwendigen Bauraum.

In Bezug auf mechatronische Systeme forschen Wissenschaftler im Fraunhofer LBF in mehreren Projekten an der additiven Fertigung integrierter Aktoren und Sensoren. In Leichtbaustrukturen können so störende oder schädigende Vibrationen detektiert oder gar gemindert werden.

„Die Additive Fertigung bietet hierfür einen mehrfachen Nutzen. Sensoren können an kritischen Stellen integriert werden, die vorher nicht zugänglich waren: Davon können vor allem leichtbauoptimierte Strukturbauteile profitieren.“
(Dr. Torsten Bartel, Fraunhofer LBF).

Applizierter, additiv gefertigter Dehnungsmessstreifen. (Quelle: Fraunhofer LBF)

Zum additiven Herstellen prototypischer mechatronischer Systeme sind Multimaterialsysteme notwendig, um auf das Einlegen oder Verkleben zugekaufter Aktorik und Sensorik soweit wie möglich verzichten zu können. Als Prozess eignet sich daher am besten ein Fused Filament Fabrication (FFF)-Drucker. Diese Drucker verarbeiten neben Standardthermoplasten auch Funktionsmaterialien wie beispielsweise elektrisch leitfähige oder weichmagnetische Materialien sowie Formgedächtnispolymere. Derzeit arbeiten die Experten daran, elektrisch leitfähige oder auch piezoelektrisch wirksame Pasten zu drucken, die unter UV-Licht ausgehärtet werden. Ziel ist, möglichst viele funktionale Materialien in der additiven Fertigung zu beherrschen, um vollständig strukturintegrierte Funktionsbauteile herstellen zu können.

So mindern beispielsweise im Projekt Open Adaptronik Aktoren bereits die Schwingungen der Kamera eines Quadrokopters und auch Dehnungsmessstreifen konnten die Forscher bereits additiv fertigen.

Bild oben: Mehrteilige additiv gefertigte Tauchspulenaktoren. (Quelle: Fraunhofer LBF)


Quelle und weitere Infos: Fraunhofer LBF, Pro Physik

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