Selektives Lasersintern (SLS) Vom 3D-gedruckten Eiernest zum optimierten Fahrradhelm

Im Projekt „MOAMMM“ werden Multi-Scale-Simulationsverfahren entwickelt, um 3D-gedruckte Gitterstrukturen zu optimieren. Diese wurden jetzt in Form von Osternestern einem Eierfalltest unterzogen. Später sollen sie Fahrradhelme stoßsicherer machen.

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Sturz mit gelungener Dämpfung: Hier absorbierte die Gitterstruktur die Fallkräfte und ging kaputt. Das Ei aber blieb verschont. Ein Osterhase würde sich freuen.
Sturz mit gelungener Dämpfung: Hier absorbierte die Gitterstruktur die Fallkräfte und ging kaputt. Das Ei aber blieb verschont. Ein Osterhase würde sich freuen.
(Bild: Cirp)

Gitterstrukturen sind Meta-Material-Strukturen, die die Eigenschaften des eingesetzten Materials verändern. Sie sind sehr komplex und lassen sich mittels 3D-Druck additiv fertigen. Im Projekt „MOAMMM“ (Multi-scale Optimisation for Additive Manufacturing of fatigue resistant shock-absorbing Meta-Materials) werden derzeit Multi-Scale-Simulationsverfahren entwickelt, um die 3D-gedruckten Gitterstrukturen zu optimieren. Das Projekt wird im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizont 2020 von der Europäischen Union finanziert.

Eierfalltest soll Fahrradhelmentwicklung unterstützen

In einem projektinternen Eierfalltest wurden jetzt optimierte Gitterstrukturen einem Realitätscheck unterzogen. Ziel war es, eine möglichst effektive und additiv gefertigte Meta-Material-Struktur zu entwerfen, die ein Ei vor dem Bruch aus einem zwei Meter freiem Fall bewahrt. Das Ei wurde stellvertretend für einen menschlichen Kopf gewählt, denn später soll ein Multi-Scale optimierter Fahrradhelm entwickelt werden. Aus diesem Grund wurde der Wettbewerb in vielerlei Hinsicht analog zu einem Helm-Fall Test aufgebaut. Mit Hilfe von High-Speed Kamera-Aufnahmen wurden die Tests analysiert und bewertet.

So verlief der Test

Die internationalen Projektpartner haben mehrere Gitterstrukturen nach den vorgegebenen Richtlinien entwickelt. Die Cirp GmbH hat dann die Mikrostrukturen auf einer Lasersinteranlage gedruckt. Als Materialien wurde PA2200 (PA12) und EOS TPU 1301 verwendet. Die frischen Eier wurden in die jeweiligen Strukturen eingbaut und aus einer Höhe von zwei Metern fallen gelassen. Überlebt das Ei, gewinnt die Struktur. Die Bildergalerie zeigt ein Negativbeispiel und den Gewinner:

Bildergalerie

Laut Cirp tragen die praktischen Versuche entscheidend zum besseren Verständnis der komplexen Strukturen bei und stellen eine wichtige Entscheidungshilfe auf dem Weg zu optimierten Meta-Material-Strukturen dar.

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