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4. Februar 2025
Die Projektstruktur orientiert sich an der Wertschöpfungskette, beginnt mit der Materialmodifikation und betrachtet die konstruktions- und prozesstechnische Optimierung der Gitterstrukturbauteile bis hin zur Fertigung und Validierung eines Demonstrators. Grafik: Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD, Universität Bayreuth
Forscherinnen und Forscher der Universität Bayreuth wollen die Verwendung von recyclebarem thermoplastischen Polyurethan (TPU) im 3D-Druck untersuchen. Der Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD ist an dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekt DynLatt mit mittelständischen Unternehmen beteiligt. TPU soll hierbei die bisher in Gitterstrukturen eingesetzten Harzmaterialien ersetzen.
Durch die Industrialisierung der additiven Fertigung kommen zunehmend Produkte auf den Markt, die die konstruktiven Freiheitsgrade des 3D-Drucks nutzen. Das sind beispielsweise Rucksackteile oder Helme. Der 3D-Druck gibt Produzenten durch die schichtweise Herstellung dabei besondere Gestaltungsmöglichkeiten. Sie können dadurch Alleinstellungsmerkmale wie beispielsweise verbesserte Dämpfungseigenschaften realisieren. Mittlerweile werden hierfür vermehrt dreidimensionale Gitterstrukturen (engl. lattice) verwendet. Hauptziel des Verbundprojekts DynLatt ist ein nachhaltiger Umgang mit Materialien in der additiven Fertigung von Bauteilen mit hochelastischen Gitterstrukturen.
Recyclebares TPU ersetzt Harze
Das wollen die Forscherinnen und Forscher durch die Verwendung von recyclebarem thermoplastischen Polyurethan (TPU) statt der gewöhnlich verwendeten Harzmaterialien für die Serienproduktion erreichen. Das Forschungsprojekt wird über die Fördermaßnahme „KMU-innovativ“ des BMBF mit insgesamt etwa 1,9 Mio. Euro über 36 Monate gefördert; davon gehen circa 424.000 Euro an die Universität Bayreuth.
„TPU ist ideal für Anwendungen, die wiederholte Biegung oder Kompression erfordern, beispielsweise in den Bereichen Automobil, Transport oder Medizin. Mit dem 3D-Druck erhält TPU neue, spannende Gestaltungsmöglichkeiten über traditionelle Fertigungsprozesse hinaus“, sagt Prof. Dr.-Ing. Stephan Tremmel, Dekan der Fakultät für Ingenieurwissenschaften an der Universität Bayreuth und Projektleiter für DynLatt am Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD.
Projekt DynLatt verknüpft Forschung und Industrie
Das Team des Lehrstuhls für Konstruktionslehre und CAD widmet sich im Verbundprojekt zum einen der Weiterentwicklung von Simulations- und Optimierungsstrategien für Gitterstrukturen. Zum anderen erforscht und erprobt das Team effiziente Modelle, die eine Abschätzung bzw. Prognose des dynamischen Verhaltens und der Lebensdauer der Gitterstrukturen erlauben. Weitere an DynLatt beteiligte Partner sind AM POLYMERS GmbH, SQlab GmbH, rpm – rapid product manufacturing GmbH sowie SKZ – KFE gGmbH. Mit ihnen entwickelt der Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD ein innovatives, recyclefähiges Produkt über die additive Fertigung mit TPU. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen anschließend auf weitere Anwendungsbeispiele unter anderem bei den assoziierten Partnern AM Solutions GmbH, LuxYours GmbH und Jack Wolfskin GmbH übertragen werden.
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