Moin,
da ich tagtäglich mit faserverstärkten Kunststoffen und auch eine zeitlang mit Rapid Prototyping arbeite einmal meine (hoffentlich fachkundige) Meinung dazu
Also zum einen unterscheidet man prinzipiell drei Arten:
Rapid Prototyping (Erzeugung von Anschauungsobjekten meist ohne oder nur mit eingeschränkter Funktionserfüllung,
Rapid Tooling (Erzeugung von individuell angepassten Formwerkzeugen, Adaptern, etc,) und
Rapid Manufacturing (das was du meinst).
Zu deiner Idee mit Carbon- oder Glasfasern kann ich dir klar die Schnelle Antwort geben, dass das Quark ist.
Zur Erklärung der Problematik ein paar Stichpunkte:
- es gibt grundsätzlich zwei gängige Wege der Protoypenherstellung: Die Schichtweise Erzeugung, in dem an vorgegebenen Positionen aufgeschmolzenes und schnellhärtendes Material aufgebracht wird (Fused Deposition Modeling, kurz FDM) und zweitens Techniken mit Pulver bzw. Granulatbetten, wo bei jedem Schritt quasi eine Schicht Pulver aufgetragen wird und z.B. mittels Laser an vorgegebener Stelle aufgeschmolzen wird. Die zweite Technik hat den Vorteil, dass die Strukturen nicht frei stehen müssen. Es kann also auf Stützstrukturen wie beim FDM verzichtet werden und auch Werkstoffe wie sinterbare Metalle können verarbeitet werden.
- weder Glasfasern noch C-Fasern kannst du in dieser Art verarbeiten. Wie auch? Dachtest du an Kurzfaser-Schnipsel wie sie z.B. bei FRN verwendet werden oder an kontinuierliche Fasern bei bei CFK und GFK-Laminaten?
- Wer mal ein Bauteil aus einem Rapid Prototyping Center in der Hand hatte, weiß wie groß die Oberflächenrauigkeiten (es entsteht ein sogenannter Treppeneffekt bei Schrägen und Krümmungen) sind. Der Nachbearbeitungsaufwand wäre demnach extrem! Außerdem sind nach wie vor die mit Rapid Prototyping hergestellten Teile den auf andere Art und Weise hergestellten Bauteilen mechanisch deutlich unterlegen.
- die meisten Kunststoffe, die zur Herstellung hochfester Verbundwerkstoffe verwendet werden scheiden aus, da es sich entweder um (nicht schmelzbare) Duromere (z.B. Epoxy) handelt oder um langsam aushärtende Thermoplaste (z.B. PEEK).
- Das Wort Festigkeitsverteilung ist etwas missverständlich. Durch die Faserverstärkung kannst du keine lokale Erhöhung der Materialhärte erreichen, da wäre immer noch das Matrixmaterial entscheidend. Entscheidend für die Steifigkeit von GFK und CFK-Strukturen ist neben einer Vielzahl (wirklich ein komplexes Thema... sonst wäre ich arbeitslos
) unterschiedlicher Faktoren insbesondere der Laminataufbau bzw. die Faserorientierung.
- Bedenke, dass du bei dem Verfahren keine hohlen Räume oder zu komplexen Hinterschnitte erzeugen kannst aufgrund überschüssigem Granulats bzw. Stützmaterial.
- Man kann keine "beweglichen" Teile herstellen, da eine feste Werkstoffverbindung vorliegen muss.
- Gut es gibt inzwischen diese "Eigenbau-Rapid Prototyping Center" für zuhause... um allerdings funktionale Bauteile (selbst mit der relativ kostengünstigen FDM-Methode und aus relativ einfachem Kunststoff) herzustellen ist schon eine gewaltige Investition nötig. Nur mal als Größenordnung: in der Firma wo ich mal gearbeitet hab kostete ein solches System (quasi unser Arbeitstier für kleinere Versuchsbauteile ohne großartig mechanische Beanspruchung) ca. 600.000€... für die Fertigung aus Sintermetallen dürften die Kosten wohl mindestens ins 7stellige gehen.
So ich hoffe damit sind alle Fragen geklärt, sonst frag ruhig. Es gibt keine dummen Fragen
Gruß, Gabriel