Gussknoten-light
Das Forschungsprojekt Gussknoten-light hat zum Ziel, neuartige Leichtbau-Verbindungsknoten aus Aluminium mit innenliegender, bionisch inspirierter Gitterstruktur zu entwickeln.
Durch die gezielte Materialverteilung innerhalb der Struktur sollen hohe Festigkeit und Steifigkeit bei minimalem Gewicht erreicht und gleichzeitig Vibrationen effektiv gedämpft werden. Die Herstellung erfolgt über eine Kombination aus additiver Fertigung (Fused Layer Modeling) und Feingießverfahren, wodurch individuelle Bauteile wirtschaftlich realisierbar werden.
Ergänzend entstehen neue Prüfverfahren, Simulationsmodelle. um die realen Belastungen experimentell zu erfassen und rechnerisch abzubilden.
Projektleitende Personen
Ausgangssituation
In vielen Leichtbauanwendunge, etwa im Sportrolstuhlbau, werden die Rahmen durch Schweißverbindungen gefügt. Diese sind zwar materialeffizient und flexibel, führen allerdings häufig zu Schwachstellem im Bereich der Schweißnähte. Besonders bei stoßartigen Belastungen, wie sie im Rollstuhlsport auftereten, kommt es zu Brüchen und Ausfällen. Das Projekt setzt hier an und untersucht die Möglichkeit, diese Schweißverbindungen durch Gussknoten mit innenliegender, lastangepasster, bionische inspirierter Gitterstrukturen zu ersetzen.
Ziel des Projekts
Ziel ist die Entwicklung eines gießbaren Verbindungsknotens mit innenliegender Gitterstruktur aus Aluminiumlegierungen, der sowohl leicht als auch hochbelastbar ist. Der Knoten soll über ein parametrisches Grundmodell verfügen, das individuell an Geometrie und Belastung angepasst werden kann. Für die Herstellung der Gussknoten wird eine Kombination aus additiver Fertigung (3D-Druck) und Feingießverfahren genutzt. Das Ausgangsmodell wird zunächst mittels Fused Layer Modeling (FLM) gedruckt und anschließend als Modell für den Formenbau des Feingusses verwendet. So entsteht ein metallisches Bauteil mit hoher Festigkeit und geringem Gewicht, welches auch für kleine Stückzahlen wirtschaftlich herstellbar ist. Als Demonstrator dient ein Sportrollstuhl, dessen Rahmen an kritischen Stellen durch die entwickelten Leichtbau-Gussknoten ersetzt wird. Die kritischen Stellen des Rollstuhls sollen über neuentwickelte Teststände ermittelt und durch Simulationen abgebildet werden. Zur Charakterisierung der Gitterstrukturen und zur Anpassung an die Last sollen neue Berechnungsmodelle und Prüfverfahren entwickelt werden.
