Hintergund und Motivation
Die Kombination aus Leichtbau und Additive Manufacturing wird seit einigen Jahren intensiv erforscht. Nachdem istotrope Materialien wie Kunststoffe und Metalle schon in Kleinserien eingesetzt werden, besteht in der Verbindung von Faserverbundwerkstoffen mit 3D-Druck-Technologien noch erheblicher Forschungsbedarf. Die additive Fertigung auf Basis des FLM1 Verfahrens mit thermoplastischen Werkstoffen setzt sich mehr und mehr als anerkanntes Fertigungsverfahren, auch für Flugzeugbauteile, durch. Primär ist ihr Einsatz jedoch noch auf niedrigbelastete, nicht sicherheitskritische Bauteile, wie Abdeckungen oder Halter beschränkt. Die weiteren Möglichkeiten der Technologie sind auf Grund großer Lücken hinsichtlich Prozessreife und Auslegung noch nicht nutzbar, und auch die Verfügbarkeit reifer, industriell einsetzbarer Anlagen ist beschränkt. Diese Lücke zu schließen und damit ein deutlich vergrößertes Bauteilspektrum für die additive Fertigung im FLM und FCM Verfahren zu öffnen ist Kernziel des Projektes.

Ziele und Vorgehen
Die additive Fertigung auf Basis des FLM Verfahrens mit thermoplastischen Werkstoffen soll dergestalt weiter entwickelt werden, dass auch hoch belastete, sicherheitskritische Bauteile, wie lasttragende Rumpf – und Tragflächenkomponenten gefertigt werden können. Eine Einführung in die Serienfertigung wird dabei durch Forschung und Entwicklung im FIONA-Projekt durch Erhöhung von Anlagenreife, Prozessstabilität, Auslegungswerkzeugen und Designregeln erleichtert. Kernziel des Projektes ist es, das Bauteilspektrum für die additive Fertigung im FLM und FCM Verfahren erheblich zu erweitern. Das Teilvorhaben des Alfred-Wegener-lnstitut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) hat das Ziel, Leichtbaulösungen für Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen zu entwickeln, die speziell auf die in diesem Projekt verwendeten Fertigungstechnologien ausgelegt sind, um so deren Potential im Hinblick auf das Ziel „Leistungsfähige und effiziente Luftfahrt“ zu verbessern. In diesem Zusammenhang soll die am AWI vorhandene ELISE Software so weiterentwickelt werden, dass Faserverbundwerkstoffe ausgelegt, berechnet und optimiert werden können.