FEAM - Fiber Encapsulating Additive Manufacturing

Motivation

Die Glasfasertechnologie ermöglicht es, in der Datenübertragung physikalische Grenzen zu überwinden. In der Beleuchtungstechnik können flache, flexible und leichte Leuchtmittel realisiert werden. Beide Anwendungsbereiche können so mit keiner anderen Technologie gelöst werden. Für die Umsetzung ist eine sorgfältige Integration der Fasern entscheidend für die optimale Funktion.

Derzeitige Methoden zur Applikation von Glasfaser sind oft manuell und zeitaufwendig, was zu hohen Produktionskosten und längeren Fertigungszeiten führt. Manuelle Applikationen können zu Inkonsistenzen in der Qualität und Präzision führen, was die Zuverlässigkeit der Endprodukte beeinträchtigt. Zudem bieten traditionelle Methoden weniger Flexibilität in Bezug auf die Integration von Glasfaserfunktionalitäten in komplexe Bauteilgeometrien, was die Designmöglichkeiten einschränkt.

Technologiebeschreibung

Das am Institut entwickelte Wire Encapsulating Additive Manufacturing (WEAM) wird in der Grundstruktur genutzt und für das Funktionsmaterial Glasfaser erweitert. Das so entstandene Fibre Encapsulating Additiv Manufacturing (FEAM)  erlaubt die schonende Integration von Glasfaserbahnen auf verschiedenste Substrate. Dabei wird eine Einzelfaser oder ein Faserbündel durch einen Werkzeugkopf auf das Bauteil appliziert und durch eine Polymerummantelung fixiert. So können beliebige Pfadkonturen direkt am Endbauteil erzeugt werden.

Herausforderungen / Forschungsschwerpunkte

Das Ziel der FEAM-Technologie ist es, die bestehenden Grenzen der Integration von Glasfasern zu überwinden, um industriellen Anwendungen kostengünstige und designflexible Lösungen zu bieten. Wir forschen an Methoden, die eine vollautomatisierte Integration von Glasfaser-Leitungselementen ermöglichen und entwickeln Werkzeugkopfsysteme, um schneller, präziser und effizienter Fertigen zu können. Ziel ist es, Lichtleiter direkt auf (Spritzguss-)Bauteile zu applizieren, um Bearbeitungszeiten und Bauteilzahlen zu reduzieren.

Ziele: 

• Integration von Einzelfasern und Bündeln mit Durchmessern von 0,1 - 3,0 mm
• Präzise 3D-Platzierung mit einer Genauigkeit von 0,05 mm
• Prozessgeschwindigkeiten von 500 mm/s
• optimale, Substrat-Polymer-Kombinationen, sowie Prozessparameter für sämtliche Anwendungsanforderungen