Das Fraunhofer IWM und das Kunststoff-Zentrum SKZ forschen gemeinsam an einem verbesserten Prozessverständnis zum 3D-Druckverfahren Powder Bed Fusion. Die Forscher am Fraunhofer IWM haben dazu numerische Simulationsverfahren entwickelt. Vor Kurzem präsentierten sie ihre Arbeit an der international besuchten Konferenz auf Schloss Montabaur.

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In einer Pressemitteilung an das 3D-grenzenlos Magazin berichtet das Kunststoff-Zentrum SKZ über seine Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IWM und deren Forschung mit Experimenten und Simulationen zum Erreichen eines verbesserten Prozessverständnisses zum 3D-Druckverfahren Powder Bed Fusion. Die beiden Einrichtungen sind als Tandempartner Teil des größten deutschen Forschungsnetzwerks MATframe, das sich mit dem pulverbasierten 3D-Druck auseinandersetzt.

Powder Bed Fusion für Polymere

Das IWM und das SKZ wollen gemeinsam die PBF für Polymere durch „dimensionslose Kennzahlen“ beschreiben (Projekt-ID: 409621284). Dazu haben Forscher am Fraunhofer IWM numerische Simulationsverfahren entwickelt, welche durch PBF-Experimente ergänzt wurden. Diese sollten dabei helfen, den Prozess noch besser zu verstehen.

Simulation der Temperaturentwicklung und Porosität im additiven Fertigungsverfahren - Powder-Bed-Fusion
Simulation der Temperaturentwicklung und Porosität im additiven Fertigungsverfahren – Powder-Bed-Fusion (Bild © Fraunhofer IWM).

Ihre Arbeit sieht vor, künftig zum Beispiel optimierte Material- und Prozessdaten frühzeitig zu identifizieren und aufeinander abzustimmen. Oft sind dazu umfangreiche und zeitaufwendige Versuche nach dem Prinzip Versuch und Irrtum notwendig, um geeignete und reproduzierbare Prozessparameter für die Laseranlage zu finden.

An der international besuchten Konferenz auf Schloss Montabaur präsentierten die Tandempartner ihre Ergebnisse aus dem Projekt einem Fachpublikum. Dr. Claas Bierwisch, Projektleiter des Fraunhofer IWM, überzeugte die Jury mit seinen Erkenntnissen und belegte den 1. Platz im Wettbewerb der wissenschaftlichen Poster dieser Veranstaltung. Industriefirmen sind im laufenden Prozess auch weiterhin dazu eingeladen, Pulver für simulative- und experimentelle Untersuchungen bereitzustellen. Damit können sie einen wertvollen Beitrag für ein verbessertes Prozessverständnis liefern und das eigene Know-how erweitern. An die Ergebnisse können in weitergehenden Industriekooperationsprojekten angeknüpft werden. Das Fraunhofer IAPT präsentierte im April 2022 seine Forschungsergebnisse zur Laser Powder Bed Fusion auf der Rapid.Tech 3D 2022.

Forschungsnetzwerk MATframe

Bei MATframe untersuchen 27 Universitäten und Institute aus ganz Deutschland neue Materialien, Prozesshilfsmittel und begleitende Simulationen, die Hürden der additiven Fertigung beseitigen sollen. Sie konzentrieren sich dabei auf metall- und kunststoffbasierte Verfahren. Ihr Ziel ist es, diese weiter in die industrielle Anwendung zu bringen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Schwerpunktprogramm (SPP2122; BI-1859/2-2; BA 1841/32-2), an dem viele Labore beteiligt sind, die über zahlreiche Geräte und Analyseverfahren nutzen, um Prozesse grundlegend zu verstehen und neue Lösungen zu entwickeln.

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