Das Fraunhofer IWU wird auf der Hannover Messe 2019 mit Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM) ein 3D-Druckverfahren vorstellen, das mit kostengünstigem Kunststoffgranulat großformatige Kunststoffbauteile achtmal schneller mit einem 3D-Drucker herstellen kann, als bisherige Verfahren und System. Wir haben einen ersten Blick auf das SEAM-Verfahren geworfen.

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Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz werden laut einer Pressemitteilung mit dem SEAM (Screw Extrusion Additive Manufacturing) auf der kommenden Hannover Messe ein 3D-Druckverfahren vorstellen, mit dem 3D-Drucker großvolumige Kunststoffbauteile achtmal schneller drucken. 3D-gedruckte Bauteile aus Kunststoff könnten so bald in Serie gefertigt werden. Der Druck eines 30 cm hohen Kunststoffobjekts benötigt mit dem SEAM-Verfahren lediglich 18 Minuten, kündigt das Fraunhofer IWU an.

Wie funktioniert das Screw Extrusion Additive Manufacturing?

Die hohe Prozessgeschwindigkeit beim Screw Extrusion Additive Manufacturing erklärt der Wissenschaftler des IWU Martin Kausch laut der Pressemitteilung damit, dass hier Werkzeugmaschinentechnologie mit 3D-Druck kombiniert wird. Eine konstruierte Einheit verarbeitet den Kunststoff, indem das Rohmaterial aufgeschmolzen wird und eine hohe Austragsleistung ausstößt. Installiert wird diese über einer Bauplattform, die sich mithilfe des Bewegungssystems einer Werkzeugmaschine auf sechs Achsen schwenken lässt. Ein Video zum SEAM-Verfahren ist am Ende der Seite zu sehen.

Laut Kausch ist dies eine einzigartige Kombination. Der heiße Kunststoff wird auf der Bauplattform in Schichten abgelegt. Mit dem Bewegungssystem der Maschine gleitet die Bauplatte so unter die Düse, das die zuvor programmierte Bauteilform erzeugt wird. Den Tisch kann man mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s in die X-, Y- und Z-Achse bewegen und auch um bis zu 45 Grad kippen. Bis zu 7 kg Kunststoff wird durch die heiße Düse mit einem Durchmesser von 1 mm gedrückt. Mit den Verfahren FDM und FLM schafft man lediglich 50 g Kunststoff pro Stunde.

Abbildung des 3D-Druckers
Mit dem SEAM Verfahren werden große Kunststoffbauteile achtmal so schnell gedruckt (Bild © Fraunhofer IWU).

Günstiges Kunststoffgranulat statt teurem FLM-Filament

Statt teurem FLM-Filament wird kostengünstiges Kunststoffgranulat zu belastbaren, faserverstärkten, meterhohen Bauteilen verarbeitet. Die Materialkosten sinken so um das 200-fache.

„In Tests konnten wir verschiedenste Kunststoffe verarbeiten. 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“, so Dr. Kausch.

Mit dem Verfahren lassen sich komplexe Geometrien ohne Stützstrukturen herstellen und auf bereits bestehende Spritzgießbauteile aufdrucken. Durch die schwenkbare Bauplattform sei man in der Lage, mit einer separat bewegten Z-Achse auf gekrümmte Strukturen zu drucken, erklärt Dr. Kausch. Zu sehen ist der 3D-Drucker auf der Hannover Messe vom 1. bis 5. April 2019 am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 2, Stand C 22.

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3D-gedrucktes Beispielbauteil
Mit dem Verfahren lassen sich komplexe Geometrien ohne Stützstrukturen herstellen (Bild © Fraunhofer IWU).

Highspeed-3D-Druck von Hochleistungskunststoffen

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