{"id":51719,"date":"2023-11-17T13:00:42","date_gmt":"2023-11-17T12:00:42","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=51719"},"modified":"2024-06-07T12:35:28","modified_gmt":"2024-06-07T10:35:28","slug":"fraunhofer-ict-hat-3d-gedruckt-171120231en-thermoplastschaum-entwickelt-171120231","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/fraunhofer-ict-hat-3d-gedruckt-171120231en-thermoplastschaum-entwickelt-171120231\/","title":{"rendered":"Fraunhofer ICT hat 3D-gedruckten Thermoplastschaum entwickelt"},"content":{"rendered":"

Dem Fraunhofer ICT<\/a> ist es gelungen, Thermoplastsch\u00e4ume mit sehr geringer Dichte zu entwickeln. Mit Hilfe des 3D-Drucks<\/a> lassen sich aus diesen Leichtbauteile herstellen. Wissenschaftler des Frauenhofer IPA haben nun speziell f\u00fcr das Aufsch\u00e4umen von Materialien bei der additiven Fertigung<\/a> eine Verschlussdr\u00fcse entwickelt, die die bisherigen Schwierigkeiten bei der Schaumherstellung aufhebt und darauf bereits ein Patent angemeldet.<\/p>\n

Die M\u00f6glichkeiten der additiven Fertigung sind vielseitig und die Liste der Vorteile im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Herstellungsverfahren<\/a> lang. F\u00fcr die Produktion individuell gestalteter Teile oder einzelner kleiner Einheiten ist der 3D-Druck eine innovative und relativ g\u00fcnstige Technik<\/a>. Zudem l\u00e4sst sich mit Hilfe der additiven Fertigung die Produktionszeit reduzieren. Die m\u00f6glichen Anwendungsbereiche<\/a> der additiven Fertigung und die Anzahl der verwendbaren Materialien<\/a> steigen immer weiter. Das Fraunhofer IPA sieht auch Potential in der Anwendung des 3D-Drucks im Verkehrssektor. Dort bieten sich gewichtssparende Verpackungen im G\u00fcter-Transport an, die zu einer Einsparung von Energie und CO2-Emissionen<\/a> f\u00fchren. F\u00fcr die Herstellung von leichten Verpackungsmaterialien<\/a> sind Sch\u00e4ume gut geeignet, da aus ihnen individuell anpassbare Verpackungen herstellbar sind und Sch\u00e4den an der zu transportierenden Ware somit vermieden werden k\u00f6nnen. Allerdings findet Schaum auch zur Produktion au\u00dferhalb des Verkehrssektors Anwendung, beispielsweise f\u00fcr personalisierte Rollstuhlsitzpolster. 3D-gedruckte Schaumteile lie\u00dfen sich bisher jedoch nicht mit der ben\u00f6tigten Dichte herstellen. Diese Schwierigkeit hat das Fraunhofer ICT nun jedoch \u00fcberwinden k\u00f6nnen.<\/p>\n

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Bild: Fraunhofer ICT (Bauteil aus Schaumstoff)<\/p><\/div>\n

Der 3D-Druck erm\u00f6glicht geringere Schaumdichten<\/h3>\n

Den Wissenschaftlern der Fraunhofer IPA ist es gelungen, die Materialien in 3D-Druckern in einem so hohen Ma\u00dfe aufzusch\u00e4umen, dass ihre Dichte nur f\u00fcnf Prozent der Dichte des Vollmaterials betrug, n\u00e4mlich 52 kg\/m\u00b3. Nach \u00c4u\u00dferung der Forscherinnen und Forscher l\u00e4sst sich hierbei die Schaumdichte \u00fcber Druckparameter wie die Temperatur in einem ausgedehntem Wertebereich steuern. Die Optionen f\u00fcr Produkte, die mit Hilfe der additiven Fertigung hergestellt werden sollen, sind also enorm. Zudem erh\u00f6ht die Verwendung von Schaum die wirtschaftliche Effizienz deutlich, da die volumenbezogenen Druckzeiten eines aufgesch\u00e4umten Teils deutlich geringer sind als die eines gedruckten Vollmaterials. Bauteile gewinnen im Laufe des Druckprozesses n\u00e4mlich ein etwa 20-faches Volumen im Vergleich zu ihrem Ausgangsniveau. In vorherigen Verfahren hatten Sch\u00e4ume eine deutlich h\u00f6here Dichte. Das neu entwickelte Verfahren reduziert zudem die verwendete Menge an Material deutlich. Das Ganze wird durch die vom Fraunhofer-Team neu entwickelte Verschlussd\u00fcse erm\u00f6glicht, die die Schaumentstehung bef\u00f6rdert durch die automatisierte Unterbrechung des Schaumflusses an festgelegten Punkten. Die Aussetzer konnten nun Dank einer Hochnadel und eines Federmechanismus implementiert werden.<\/span><\/p>

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Linkes Bild: Fraunhofer ICT (REM-Aufnahme eines Schaumstranges als Detailbild), Rechtes Bild: Fraunhofer IPA (Prototyp einer Verschlussd\u00fcse f\u00fcr 3D-Drucker)<\/p><\/div>\n

Bevor das Team der Fraunhofer diese neue Verschlussd\u00fcse entwickelt hatte, mussten die Bauteile auf m\u00fchsame Weise manuell im Nachgang \u00fcberarbeitet werden. Die fl\u00fcssigen Kunststoffmaterialien flossen n\u00e4mlich ohne die nun festgelegten Aussetzer aus der D\u00fcse. Diese Fl\u00fcssigmaterialien, die f\u00fcr die additiven Fertigungsverfahren des „Fused Layer Modelling“ und „Fused Filament Fabrication“ verwendet wurden, besa\u00dfen eine minimale Dichte von 80kg\/m\u00b3. Der Schaum wurde hierbei w\u00e4hrend des Druckvorgangs ebenfalls im 3D-Drucker durch mit chemische Treibmittel aufgeladene Filamente, n\u00e4mlich Polylacticacid (PLA<\/a>), aufgesch\u00e4umt. Die Sch\u00e4ume, die hierbei entstanden, hatten jedoch eine sehr hohe Dichte von etwa 430 Kilogramm pro Kubikmeter (kg\/m\u00b3), was 35% der Dichte des Kompaktmaterials entsprach. Das Fraunhofer ICT verwendet nun ebenfalls die Methode der Extrusion, jedoch versetzt es die Filamente auf eine andere Art und Weise mit Treibmitteln und hat das neue Vorgehen bereits an einer Reihe verschiedener Materialien getestet. Dazu geh\u00f6ren PLA, Cellulose-Propionat (CP) und Polystyrol (PS).<\/span> Das neue 3D-Druckverfahren \u00f6ffnet ganz neue Wege. Nun sind n\u00e4mlich verschiedene Bauweisen kombinierbar. Im Leichtbau-Bereich werden h\u00e4ufig Konstruktionen verwendet, die eine niedrige Dichte und hohe mechanische Merkmale besitzen. Beispielsweise lassen sich mit der neuen Technik im Rahmen eines zyklischen Druckvorgangs Anordnungen herstellen, die einen Schaum-Kern im Inneren des Bauteils mit feinen Deckschichten, bestehend aus Vollmaterial, an der Au\u00dfenseite des Teils verbinden. Diese Strukturen werden auch als Sandwichkonstruktionen bezeichnet.\u00a0<\/span><\/p>\n

Was halten Sie von der neuen Technik des Fraunhofer-ICT zur Schaumherstellung? Lassen Sie uns gerne einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook<\/a>\u00a0oder\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>.<\/p>\n

Titelbildnachweis: Fraunhofer ICT<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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