Funktionsintegrative Multi-Material-Strukturen additiv fertigen

3D-gedruckter Multi-Material-Leichtbaudemonstrator aus kohlenstofffaserverstärktem thermochromen Kunststoff und Titan-Grundstruktur (links) und Darstellung des thermochromen Verhaltens, aktiviert durch elektrisch induzierte Wärme in der Kohlenstofffaser (rechts) (Bildquelle: TUD/ILK)

Durch die gezielte Endlosfaserverstärkung lassen sich die strukturellen Eigenschaften der 3D-gedruckten Kunststoffbauteile um ein Vielfaches erhöhen. Gleichzeitig lässt sich durch die thermischen und elektrischen Eigenschaften der Kohlenstofffasern eine gezielte Beeinflussung des 3D-gedruckten Bauteils realisieren, etwa um adaptive Steifigkeiten innerhalb einer intelligenten Struktur einzustellen. Daneben können Strukturen gezielt aufgeheizt werden, beispielsweise zur integrierten Enteisung in Tragflächen oder zur Temperierung von Bioreaktoren. Dafür wird die elektrische Leitfähigkeit der Kohlenstofffaser im 3D-gedruckten Bauteil zur direkten Erwärmung durch Joulesche Wärme genutzt, was zu einem Temperaturanstieg sowohl in der Kohlenstofffaser als auch im umgebenden Kunststoff führt.