Mehr Freiheit durch 3D-Druck von Hart-Weich-Verbunden
Reifen aus TPE mit Felge aus ABS gedruckt im FLM-Verfahren. Foto: SKZ
Das Mehrkomponenten-Spritzgießen von Hart-Weich-Verbunden, bei dem eine Hartkomponente mit einem thermoplastischen Elastomer überspritzt wird, ist in der Kunststoffindustrie seit vielen Jahren etabliert. Bei den additiven Fertigungsverfahren haben sich Mehrkomponentenbauteile für technische Anwendungen allerdings noch nicht durchgesetzt.
Tatsächlich eröffnet die Verarbeitung von mehreren Materialien innerhalb eines Bauteils in der additiven Fertigung aber komplett neue Freiheitsgrade und immense Innovationspotentiale hinsichtlich Design, Teilegestaltung, Funktionsintegration und kosteneffizienter Produktion. Am SKZ wurde daher nun ein neues Forschungs-Vorhaben begonnen, in dem grundlegende Erkenntnisse zu diesem Thema erarbeitet werden sollen.
Das Ziel: Wissenslücken schließen
Um additiv gefertigte Hart-Weich-Verbunde herzustellen, bieten sich insbesondere das Fused Deposition Modelling bzw. Fused Layer Modelling (FDM/FLM) und das Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) an. Dabei entsteht das Bauteil durch schichtweises Ablegen von Kunststoffsträngen auf einer Bauplattform. Diese Verfahren haben die Marktführerschaft bezüglich der Anzahl verkaufter Maschinen eingenommen und stellen sowohl technisch als auch wirtschaftlich eine einfach umsetzbare Technologie zur Herstellung additiv gefertigter Mehrkomponentenbauteile bereit. Darüber hinaus existiert auf der Materialseite ein großer Anbietermarkt mit einem vielfältigen Angebot.
Im Bereich der Mehrkomponentenverarbeitung mittels additiven Fertigungsverfahren besteht allerdings noch dringender Handlungsbedarf – insbesondere bei der Gestaltung des Verbundbereichs, bei der Fertigungsstrategie und der Prozessführung sowie bei der Charakterisierung des Haftungsverhaltens.
Additive Fertigung von Mehrkomponentenbauteilen durch Forschung voranbringen
Die Projektergebnisse und die im Forschungsvorhaben entwickelten Methoden sollen die fehlenden Grundlagenkenntnisse zur Herstellung serientauglicher Mehrkomponententeile mit reproduzierbaren Eigenschaften und Bauteilqualitäten liefern. Hierbei können Unternehmen, die sich am Projekt beteiligen, von neuen Erkenntnissen hinsichtlich reproduzierbarer Prüfmethoden, optimaler Materialauswahl sowie fertigungsgerechter Bauteilauslegungen und Baustrategien profitieren
Das Projekt wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Das Projekt läuft von Juli 2017 bis Juni 2019, Interessenten können das SKZ kontaktieren.
Christian Staudigel ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Kunststoff-Zentrum (SKZ).
https://www.skz.de/de/forschung/geschaeftsfelder/additivefertigungsverfahren/index.html