Im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojektes untersucht das SKZ das Haftungsverhalten zwischen Bauteilen und Bauplattform bei den additiven FDM- und FLM-Verfahren. Die meisten industriellen 3D-Drucker nutzen eines dieser beiden Verfahren.

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In einem aktuellen Forschungsprojekt untersucht einer Pressemitteilung zufolge das in Würzburg ansässige SKZ – die Abkürzung steht für Süddeutsches Kunststoffzentrum – das Haftungsverhalten beim 3D-Druck zwischen Bauteilen und Bauplattform im FDM/FLM-Verfahren.

Ein Großteil der derzeit verkauften 3D-Drucker arbeitet mit dem Verfahren FDM (Fused Deposition Modeling) oder FLM (Fused Layer Modeling), die beide eine technisch wie wirtschaftlich einfache Realisierung additiv gefertigter Bauteile ermöglichen. Bei der Materialauswahl besteht ein großer Anbietermarkt mit einem vielfältigen Angebot.

Im Fertigungsprozess ist eine gute Haftung der ersten Schicht auf der Druckplattform von grundlegender Bedeutung. Nach Ende des Druckvorgangs muss das Bauteil ohne Beschädigung von der Druckplattform lösbar sein. Auf Basis der damit definierten einzuhaltenden Haftungskräfte nehmen mit einem Anstieg des Materialangebots zugleich die Anforderungen an die Druckplatten zu. Im August berichteten wir über das Forschungsprojekt des SKZ hinsichtlich des 3D-Drucks von Hart-Weich-Verbunden. Den Fokus stehen hierbei Gestaltung des Verbundbereichs, die Prozessführung und die Charakterisierung des Haftungsverhaltens.

3D-gedrucktes Objekt auf Bauplatte.
Im SKZ wird das Haftungsverhalten von Druckplatten für den 3D-Druck erforscht (Bild © SKZ).

Die Schwerpunkte des SKZ-Forschungsprojektes sind unter anderem die Charakterisierung des Haftungsverhaltens und die Bewertung des Verschleißes von Druckplatten. Die fehlenden Grundlagenkenntnisse bezüglich Haftungsmechanismen zwischen einem Bauteil und der Druckplatte sollen durch die Projektergebnisse und die im Forschungsvorhaben entwickelten Methoden geschlossen werden. Das Ziel ist eine spürbare Minimierung der Entwicklungs-, und Fertigungsrisiken von gedruckten Bauteilen. An der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) entwickelten Master-Studenten ein sechsachsiges 3D-Druckverfahren mit dem Objekte ohne Stützstrukturen hergestellt werden können.

Bewertet werden soll die Eignung der Materialpaarung zwischen dem Kunststoff und Druckplatte, ebenso die Ausbildung des Haftungsverhaltens. Mit geeigneten analytischen Methoden wie topographische Untersuchungen, Benetzungsanalysen etc. sollen die Punkte vorhersagbar sein. Haftungsprobleme sollen damit bereits vor Start des Druckvorgangs erkannt und vermieden werden. Alle an dem Forschungsprojekt beteiligten Unternehmen werden nachhaltig von den gewonnenen Erkenntnissen bezüglich reproduzierbarer Prüfmethoden, optimaler Materialauswahl, fertigungsgerechter Baustrategien und Bauteilauslegungen profitieren.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das GF-Vorhaben 19608 N der Forschungsvereinigung FSKZ mittels der AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF). Das Projekt startete am 1. Juli 2017 und wird, unterstützt von über 15 Industrievertretern, zwei Jahre lang laufen. An dem Forschungsprojekt interessierte Unternehmen können zur Teilnahme Kontakt mit dem SKZ aufnehmen.

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