Suchen

Forschung 3D-Drucker für großvolumige Kunststoffbauteile

| Redakteur: Simone Käfer

Am Fraunhofer-IWU wurde ein großräumiger 3D-Drucker entwickelt, der acht Mal schneller druckt als bisherige Systeme. Der Öffentlichkeit wird die Maschine auf der Hannover Messe 2019 vorgestellt.

Firmen zum Thema

Mit Seam werden Kunststoffbauteile im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren 8 mal schneller gedruckt.
Mit Seam werden Kunststoffbauteile im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren 8 mal schneller gedruckt.
(Bild: Fraunhofer-IWU)

Screw Extrusion Additive Manufacturing, kurz Seam, haben die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) ihr neues Verfahren genannt. Für die Fertigung eines 30 cm hohen Bauteils aus Kunststoff benötigt die Highspeed-Technik lediglich 18 min. Das Forscherteam hat es für die Additive Fertigung großvolumiger, belastbarer Kunststoffbauteile entwickelt. Werkzeughersteller, aber auch die Automobil- und Luftfahrtbranche sollen von der Maschine profitieren, die eine um den Faktor 8 gesteigerte Prozessgeschwindigkeit erreicht.

Wie erzielt Seam die hohen Prozessgeschwindigkeiten? „Indem wir Werkzeugmaschinen-Technik mit 3D-Druck kombinieren”, sagt Dr. Martin Kausch, Wissenschaftler am Fraunhofer-IWU. Zur Verarbeitung des Kunststoffs verwenden die Forscher eine eigens konstruierte Einheit, die das Rohmaterial aufschmilzt und mit einer hohen Austragsleistung ausstößt. Diese Einheit installierten sie über einer Bauplattform, die sich mithilfe des Bewegungssystems einer Werkzeugmaschine auf sechs Achsen schwenken lässt. Auf der Bauplattform wird der heiße Kunststoff in Schichten abgelegt. Das Bewegungssystem der Maschine sorgt dafür, dass die Bauplatte so unter der Düse entlanggleitet, dass die zuvor programmierte Bauteilform erzeugt wird. Der Tisch lässt sich mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde in die X-, Y- sowie Z-Achse bewegen und auch um 45 ° kippen.

3D-Drucker verarbeitet preisgünstiges Ausgangsmaterial

Pro Stunde werden bis zu 7 kg Kunststoff durch die heiße Düse mit dem Durchmesser von 1 mm gedrückt. Die vergleichbaren 3D-Druck-Verfahren FDM oder FLM oder FFF erreichen in der Regel nur 50 g Kunststoff pro Stunde. Das liegt daran, dass Seam, wie der Freeformer von Arburg, mit Standard-Kunststoffgranulat druckt. Auf diese Weise lassen sich die Materialkosten um das 200-fache senken, meldet das Fraunhofer-IWU.

Mit Seam können die Forscherinnen und Forscher komplexe Geometrien ohne Stützstrukturen umsetzen. Der Clou: Mit dem neuen System gelingt es sogar, auf bereits bestehende Spritzgießbauteile aufzudrucken. „Da sich unsere Bauplattform schwenken lässt, sind wir in der Lage, mit einer separat bewegten Z-Achse auf gekrümmte Strukturen aufzudrucken”, sagt Kausch. „In Tests konnten wir verschiedenste Kunststoffe verarbeiten. Dies reicht von thermoplastischen Elastomeren bis hin zu Hochleistungskunststoffen mit 40 Prozent Kohlenstofffaser.”

Die Maschine wird erstmals auf der Hannover Messe 2019 in Halle 2 auf Stand C22 präsentiert.

(ID:45720193)