Highspeed-3D-Drucker vom Fraunhofer IWU für Hochleistungskunststoffe
Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz haben einen neuartigen Highspeed-3D-Drucker vorgestellt, dessen Prozessgeschwindigkeit acht mal schneller ist als Andere. Mit dem beschleunigten Fertigungsverfahren SEAM (Screw Extrusion Additive Manufacturing) lassen sich Bauteile, die zum Beispiel in der Automobilbranche benötigt werden, in Großserien herstellen. Die Fertigung eines Bauteils mit 30cm Höhe aus Kunststoff benötigt nun nur noch 18 Minuten. So sollen großvolumige, belastbare Kunststoffbauteile für die Automobil- und Luftfahrtbranche in kürzester Zeit hergestellt werden. Schon öfter berichteten wir über die Forschungserfolge des Fraunhofer Instituts wie kürzlich einem 3D-Drucker der DLP und Multiphotonenpolymerisation kombiniert um mikroskopisch kleine Teile schneller zu drucken oder im Dezember 3D-gedruckte Knochenimplantate.
Highspeed-3D-Drucker druckt acht mal schneller
Aber wie funktioniert dieses neue Verfahren; wie erreicht der Highspeed-3D-Drucker diese hohe Prozessgeschwindigkeit? Martin Kausch, einer der Forscher am Fraunhofer IWU beantwortet diese Frage kurz und knackig mit: „Indem wir Werkzeugmaschinen-Technologie mit 3D-Druck kombinieren“. Um den Kunststoff entsprechend zu verarbeiten, verwenden die Wissenschaftler eine selbst gebaute Einheit, welche das Material schmilzt und dann mit einer hohen Austragsleistung ausstößt. Diese Einheit wurde dann über einer Bauplattform installiert.
Dieses Versuchsbauteil ist ein Hybrid aus CFK-Blech und 3D-gedruckten Strukturen – mit SEAM ist es erstmals möglich, auf Spritzgieß-Komponenten oder Bleche aufzudrucken. Bildnachweis: Fraunhofer IWU
Die Plattform lässt sich mit dem Bewegungssystem einer Werkzeugmaschine aus sechs Achsen schwenken. Sie wird die Plattform so unter der Düse bewegt, dass das gewünschte Objekt gedruckt werden kann. Die Druckplatte lässt sich mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde in die X-, Y- sowie die Z-Achse bewegen, sowie um 45 Grad kippen. „Damit drucken wir acht Mal schneller als herkömmliche Verfahren. Herstellungszeiten von Kunststoffbauteilen lassen sich somit enorm reduzieren“.
Hohe Reduzierung der Materialkosten
Somit können pro Stunde bis zu sieben Kilogramm Kunststoff gedruckt werden, während beim normalen FDM Verfahren nur 50 Gramm Kunststoff pro Stunde gedruckt werden können. Zudem verarbeitet man mit SEAM kein teures FDM-Filament sondern preisgünstigeres Standard-Kunststoffgranulat für belastbare, großformatige Bauteile mit Faserverstärkung. So ließen sich laut dem Fraunhofer IWU die Materialkosten um über das 200-fache senken.
Es ist möglich mit verschiedensten Kunststoffen zu drucken: „Dies reicht von thermoplastischen Elastomeren bis hin zu Hochleistungskunststoffen mit 40 Prozent Kohlenstofffaser. Das sind für die Industrie besonders relevante Materialien, die sich mit klassischen 3D-Druckern nicht verarbeiten lassen“ sagt Kausch. Außerdem kann durch die schwenkbare Bauplatte sogar auf schon vorhandene Spritzgießbauteile gedruckt werden. Der Highspeed-3D-Drucker wird nächsten Monat auf der Hannover Messe präsentiert werden.
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Bildnachweis Beitragsbild: Fraunhofer IWU
