Der 3D-Druck von Bauteilen nach dem Fused Filament Fabrication Verfahren (FFF) basiert auf dem Aufschmelzen und der Ablage von einzelnen Filamentsträngen entlang eines vordefinierten Druckpfades. Die Änderung der Prozessparameter (Temperatur, Druckgeschwindigkeit, ...) hat dabei große Auswirkung auf die Verbindungsstärke zwischen den abgelegten Filamentsträngen und damit auf die resultierenden Bauteileigenschaften. Zusätzlich erzeugt die sequenzielle Ablage der Stränge lokal stark unterschiedliche Prozessbedingungen, wodurch sich ein anisotropes Materialverhalten ergibt.
In bisherigen Methoden zur computergestützten Simulation (FEM) wird in der Regel ein isotropes Materialverhalten angenommen, das heißt, dass sich das Material in allen Raumrichtungen gleichmäßig unter Belastung deformiert. Auch anisotropes Verhalten, wie z.B. bei faserverstärkten Bauteilen, kann in der FEM unter der Annahme gleichmäßiger Anisotropie im gesamten Bauteil abgebildet werden.
Die im FFF-Verfahren erzeugte Anisotropie unterscheidet sich jedoch grundlegend von der bisherigen Betrachtung. Basierend auf dem verwendeten Druckpfad werden sich lokal stark unterschiedliche Materialeigenschaften ergeben.
In diesem Projekt sollen Lösungen zur Implementierung druckpfadbedingten Anisotropie unter Berücksichtigung der wesentlichen prozessbedingten Einflussfaktoren in FEM-Simulationen untersucht werden. Das Ziel ist die korrekte Vorhersage des Bauteilverhaltens bei Vorgabe eines definierten Prozessverlaufs. Basierend darauf sollen Druckstrategien abgeleitet werden, die die vom Anwender erforderlichen Randbedingungen bestmöglich erfüllen und potentielle Schwachstellen im Bauteil vorhersagen.
