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Funktionsweise von CFF
Beim CFF-Verfahren wird ein thermoplastisches Basismaterial, häufig Nylon oder Onyx, durch eine Düse extrudiert, um die Grundstruktur des Bauteils zu formen. Gleichzeitig wird über eine zweite Düse eine kontinuierliche Faser, wie Kohlenstofffaser, Glasfaser oder Kevlar, in die Matrix eingebettet. Diese Fasern können gezielt in bestimmten Schichten und Ausrichtungen platziert werden, um die mechanischen Eigenschaften des Bauteils zu optimieren. Durch die kontinuierliche Natur der Fasern wird eine höhere Festigkeit erreicht als bei herkömmlichen, kurzfaserverstärkten Materialien.
Vorteile von CFF
- Hohe Festigkeit und Steifigkeit: Die Integration von Endlosfasern führt zu Bauteilen, die in Bezug auf Festigkeit und Steifigkeit mit Metallteilen vergleichbar sind.
- Gewichtsreduktion: Im Vergleich zu Metallkomponenten bieten CFF-Teile eine erhebliche Gewichtsersparnis, was besonders in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbau von Vorteil ist.
- Designflexibilität: Die additive Fertigung ermöglicht komplexe Geometrien und maßgeschneiderte Lösungen, die mit traditionellen Fertigungsmethoden schwer realisierbar wären.
Anwendungsbereiche
CFF findet Anwendung in verschiedenen Industrien:
- Luft- und Raumfahrt: Herstellung von leichten und dennoch robusten Komponenten.
- Automobilindustrie: Produktion von strukturellen Bauteilen und Prototypen.
- Medizintechnik: Fertigung von patientenspezifischen Implantaten und orthopädischen Hilfsmitteln.
Unternehmen und Entwicklungen
Ein führendes Unternehmen im Bereich der CFF-Technologie ist Markforged. Mit ihrem Mark Two Drucker nutzen sie das CFF-Verfahren, bei dem eine Düse die Kunststoffmatrix bildet und eine zweite Düse die Endlosfaser auflegt. Siemens Energy setzt dieses Verfahren zur schnellen Fertigung hochwertiger Teile ein und profitiert von der Stabilität der Verbundbauteile, insbesondere in Anwendungen, bei denen Roboter auf engem Raum operieren müssen.
Zusammenfassung
Continuous Filament Fabrication stellt einen bedeutenden Fortschritt in der additiven Fertigung dar, indem es die Vorteile der Materialextrusion mit den herausragenden mechanischen Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen kombiniert. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Herstellung leistungsfähiger und leichter Bauteile in verschiedenen Industriezweigen.