3D-Druck von Mehrkomponentenbauteilen: Forscher vom SKZ Würzburg forschen am 3D-Druck von Hart-Weich-Verbunden

 10. August 2017  Andreas Krämer  

Am Kunststoff-Zentrum Würzburg (SKZ) werden im Rahmen eines Forschungsprogramms grundlegende Erkenntnisse zur additiven Fertigung von Mehrkomponentenbauteilen erforscht. Im Fokus stehen hierbei auch die Gestaltung des Verbundbereichs, die Prozessführung und die Charakterisierung des Haftungsverhaltens.

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Das Mehrkomponenten-Spritzgießen, bei dem eine Hartkomponente mit einem thermoplastischen Elastomer überspritzt wird, hat sich in der Kunststoffindustrie seit Jahren fest etabliert. Im additiven Fertigungsverfahren, also 3D-Druck, konnten sich die Mehrkomponentenbauteile für technische Anwendungen noch nicht durchsetzen.

Die Verarbeitung mehrerer Materialien innerhalb eines Bauteils eröffnet im 3D-Druck völlig neue Freiheitsgrade und enorme Innovationsmöglichkeiten. Die Innovationspotentiale beziehen sich auf das Design, Funktionsintegration, Teilegestaltung und einer kosteneffizienten Produktion. Das Forschungsvorhaben am SKZ erarbeitet seit Juli die grundlegenden Kenntnisse auf diesem Gebiet.

Zur Herstellung gedruckter Hart-Weich-Verbunde eignen sich vor allem das Fused Deposition Modelling bzw. Fused Layer Modelling (FDM/FLM) und das Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF). Das Bauteil wird hierbei durch schichtweises Ablegen von Kunststofffilamenten auf einer Bauplattform gefertigt. Die genannten Verfahren haben dem SKZ zufolge die Marktführerschaft bezogen auf die Anzahl verkaufter Maschinen inne und bedeuten neben der technischen auch wirtschaftlich eine einfach umsetzbare Technologie zur Herstellung additiv gefertigter Mehrkomponentenbauteile, schreibt der „Plastikticker“ auf seiner Website. Auf der Materialseite bestehe ein vielfältiges Angebot.

3D-Druck am SKZ Würzburg
Beispiel 3D-gedruckter Objekte des SKZ Würzburg (Bild © SKZ Würzburg).

In der Mehrkomponentenverarbeitung bezüglich additiver Fertigungsverfahren müsse hingegen gehandelt werden. Vor allem bei der Gestaltung des Verbundbereichs, bei der Fertigungsstrategie, der Prozessführung und der Charakterisierung des Haftungsverhaltens sei eine Handlung erforderlich.

Die Projektergebnisse und die entwickelten Methoden im Rahmen der Forschung sollen das fehlende Grundlagenwissen für die Herstellung serientauglicher Mehrkomponententeile mit reproduzierbaren Eigenschaften und Bauteilqualitäten liefern. Die Unternehmen sollen dabei von den neuen Erkenntnissen reproduzierbarer Prüfmethoden, einer optimalen Materialauswahl, von fertigungsgerechten Bauteilauslegungen und Baustrategien profitieren. Das Forschungsprojekt des SKZ läuft von Juli 2017 bis Juli 2019.

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