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Schlickerig veredelt Keramischer Stützmantel optimiert 3D-gedruckte Bauteile

Quelle: SKZ 2 min Lesedauer

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Das SKZ und das Forschungsinstitut für Glas | Keramik (FGK) arbeiten im Rahmen des IGF‑Forschungsprojekts „CerAM‑Coating“ an einem neuen Verfahren zur Nachbehandlung additiv gefertigter FLM‑Bauteile ...

Hier sieht man, wie ein per Fused Layer Building (FLM) hergestelltes Kunststoffteil am SKZ in Würzburg in einen sogenannten keramischen Schlicker getaucht wird. Diese Hülle wird später hart und hilft dabei, die mechanischen Eigenschaften des Teils zu verbessern ...(Bild: SKZ / Dr. A. Stein)
Hier sieht man, wie ein per Fused Layer Building (FLM) hergestelltes Kunststoffteil am SKZ in Würzburg in einen sogenannten keramischen Schlicker getaucht wird. Diese Hülle wird später hart und hilft dabei, die mechanischen Eigenschaften des Teils zu verbessern ...
(Bild: SKZ / Dr. A. Stein)

Die additive Fertigung hat sich mittlerweile als zentrale Schlüsseltechnik in der industriellen Produktion entwickelt. Besonders das Fused Layer Modeling (FLM) zeichnet sich nach Aussage der Experten vom Würzburger SKZ durch sehr niedrige Einstiegskosten und eine sehr breite Materialverfügbarkeit aus. Dennoch sei seine industrielle Nutzung im Vergleich zu anderen additiven Verfahren noch eingeschränkt. Denn typische Herausforderungen heißen ausgeprägte Anisotropie und innere Fehlstellen, die zu schlechteren mechanischen Bauteileigenschaften führen. Das will man im Rahmen des oben genannten Forschungsprojekts ändern. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung einer speziell ausgelegten, wasserbasierten und rheologisch optimierten keramischen Schlickermasse, die als formstabiles Stützgerüst während der thermischen Nachbehandlung von additiv gefertigten Kunststoffbauteile dient, wie es dazu heißt.

FLM-Kunststoff-Bauteile werden deutlich belastbarer

Der Prozess basiert auf einem mehrstufigen Ansatz: Zunächst werden mittels FLM hergestellte Kunststoffbauteile vollständig mit dem Schlicker umhüllt. Nach dessen Trocknung bildet sich eine Schicht, die im weiteren Verlauf als eine, die Form des Bauteils stabilisierende, keramische Stützhülle wirkt. Danach erfolgt eine thermische Nachbehandlung, bei der das Polymer gezielt aufgeschmolzen wird. Durch das Nachfließen des Kunststoffs werden Poren und Fehlstellen endgültig geschlossen, sowie die einzelnen Schichten miteinander verschweißt. So erreiche man annähernd isotrope Eigenschaften des 3D-Druck-Teils, welche die mechanische Belastbarkeit des Bauteils im Vergleich zu unbehandelten steigerten. Gleichzeitig gewährleiste die keramische Beschichtung, dass Geometrie und Oberflächenqualität der Bauteile während des gesamten Prozesses erhalten blieben. Ist alles wieder abgekühlt, der Kunststoff also wieder fest, kann die keramische Stütze entfernt werden.

Wer will, kann sich jetzt gerne bei der Sache engagieren

Das Vorhaben richtet sich laut SKZ gezielt an kleine und mittelständische Unternehmen (KMU). Diese profitierten von einem vor-wettbewerblichen Zugang zu den Forschungsergebnissen, sowie von einer praxisnahen Entwicklung des innovativen Nachbehandlungsverfahrens. Dadurch eröffnen sich neue Anwendungsmöglichkeiten – insbesondere durch die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Bauteilqualität von FLM-Komponenten, wodurch ihr Einsatz als Funktionsbauteile deutlich erweitert wird, wie die SKZ-Experten glauben. Interessierte Unternehmen sind nun herzlich dazu eingeladen, sich kostenfrei im projektbegleitenden Ausschuss zu engagieren. Sie erhalten dadurch die Möglichkeit, industrielle Anforderungen und eigene Anwendungsfälle aktiv einzubringen, die Entwicklung mitzugestalten und frühzeitig von den Ergebnissen sowie deren wirtschaftlichem Potenzial zu profitieren.

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