Im Rahmen eines Forschungsprojekts untersucht das Kunststoff-Zentrum SKZ in Würzburg den Einsatz des ARBURG Kunststoff-Freiformen zur Herstellung geschlossenzelliger TPE-Schäume. Das bereits im Spritzguss und der Extrusion etablierte Verfahren des Schäumens soll auf die Additive Fertigung übertragen werden.

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Ein neues Forschungsprojekt am Kunststoff-Zentrum SKZ in Würzburg nutzt das ARBURG Kunststoff-Freiformen (AKF-Verfahren), um die Herstellung geschlossenzelliger TPE-Schäume zu untersuchen. Das Verfahren des Schäumens hat sich bereits im Spritzguss und der Extrusion etabliert. In einer Pressemitteilung, die das 3D-grenzenlos Magazin erreicht hat, erklärt das SKZ, dass das Verfahren auch auf die Additive Fertigung übertragen werden soll.

Details zum Projekt

Im Rahmen des Projekts werden individuell gestaltete Produkte mit variablen Dämpfungseigenschaften untersucht. Es gilt herauszufinden, inwieweit sich Dämpfungseigenschaften, Gewichtsreduktion und andere Vorteile des Schäumens auch für den 3D-Druck eignen. Außerdem werden die mechanischen Kennwerte der additiv angefertigten Probekörper mit spritzgegossenen Integralschäumen verglichen.

Die Herstellung von gedruckten, flexiblen Schaumstrukturen ist bisher wenig erforscht. Mit ihrem einzigartigen Eigenschaftsprofil sind sie für Anwendungen in der Verpackungs-, Sport-, Automobilindustrie und anderen Branchen relevant. In der Industrie hat sich das Schäumen von Kunststoffen durch Zugabe eines Treibmittels etabliert. Das AKF-Verfahren bietet sich für die Verarbeitung von Materialien mit Additivzusätzen im 3D-Druck an. Der 3D-Drucker verarbeitet Granulate, in die sich die Treibmittel einarbeiten lassen. Der Austrag lässt sich über das Verhältnis von Massedruck, Schneckenweg und Frequenz der piezogetakteten Nadelverschlussdüse regeln.

3D-gedruckte Schaumstrukturen

Es gibt bisher wenige Erkenntnisse über die Materialanforderungen und die Bauteil- und Prozessgestaltung für 3D-gedruckte Schaumstrukturen. Projektergebnisse und entwickelte Methoden sollen grundlegende Erkenntnisse zur Herstellung serientauglicher geschäumter Bauteile mit reproduzierbaren Eigenschaften und Qualität liefern.

Schäume besitzen mit ihrer zellulären Struktur einzigartige Eigenschaften, die von der Polymermatrix, der Zellstruktur und dem Gasanteil bestimmt werden. Die Dichte und die Zellgrößenverteilung sind dabei wichtige Kenngrößen. Durch einzelne Prozessschritte werden diese stark bei der Herstellung des Schaums beeinflusst, weshalb es wichtig ist, die Zusammenhänge bei der Schaumbildung zu verstehen.

Die Verwendung von treibmittelbeladenen Schmelzen mit dem AKF brachten bei ersten Versuchen mit Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) eine maximale Gewichtsreduktion von etwa 37 Prozent im Vergleich zum spritzgegossenen Vollmaterial und eine Gewichtsreduktion von 28 Prozent im Vergleich zu ungeschäumten AKF-Probekörpern. Mit unserem Newsletter verpassen Sie keine weiteren Informationen zu diesen und anderen Themen aus der Welt des 3D-Drucks. Abonnieren Sie ihn hier.

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