Am 29. Juni 2021 befasste sich das 8. Praxisforum 3D-Druck mit hybriden, additiven Fertigungsmethoden und dem daraus entstehenden Innovationspotenzial für die Industrie. Rund 80 Teilnehmer aus dem In- und Ausland nahmen an der virtuellen Veranstaltung der Hochschule Landshut teil. Initiator Prof. Dr. Ing. Norbert Babel erklärte, dass die Kombination verschiedener Materialien und additiver sowie konventioneller Fertigungsmethoden die Wirtschaftlichkeit der additiven Fertigung erhöht.
Die additive Fertigung, auch als industrieller 3D-Druck bekannt, lasse sich so auch besser in bestehende Produktionsprozesse integrieren. Um der hohen Nachfrage in der Forschung, der Arbeitsmarktsituation und der Ausbildung nach additiver Fertigung nachzukommen, bietet die Hochschule Landshut ab Herbst 2021 einen neuen Bachelor-Studiengang „Additive Fertigung – Werkstoffe, Entwicklung und Leichtbau“ an. Wir haben vor wenigen Wochen darüber berichtet.
Neue Anwendungsfelder durch Hybridisierung
Im ersten Vortrag der Veranstaltung erklärt Dr. Bernhard Müller (Fraunhofer IWU, Dresden) anhand von Beispielen aus der Industrie wie die additive Fertigung durch Hybridisierung neue Anwendungsfelder erschließen und Einsatzhürden überwinden kann. BMW zum Beispiel stellt am Standort Landshut Verdeckhalter für den i8 Roadster mit 3D-Druck her. Für Müller liegt der Mehrwert in den additiv herstellbaren Strukturen wie konturnaher Kühlung oder individualisierter Geometrievarianten. Die direkte Integration von Sensoren und Aktoren an relevanten Stellen im Bauteilinneren ist ein weiteres Plus.
Die Kombination aus additiver Fertigung mit Spritzgießwerkzeugen ist ein von vielen Anwendungsmöglichkeiten. Metalle und Keramiken lassen sich ebenso kombinieren wie Aluminium mit Titan. Einen weiteren Vorteil stellt die additive Fertigung mit Gießen und Druckgießen dar. Hier könne der beim Gießen entstehende Kostenvorteil (Skaleneffekt) genutzt werden, um auch bei größeren Stückzahlen mit AF eine bessere Wirtschaftlichkeit zu erzielen.
Das von Dr. Müller vorgestellt „CastAutoGen“-Forschungsprojekt untersucht das Ein- bzw. Angießen von mit Laser Powder Bed Fusion erzeugten Körpern und wird vom Fraunhofer Institut mit Partnern durchgeführt.
3D-Drucke verbessern mit Simulationssoftware
Keno Kruse von der CADFEM GmbH aus Hannover beschreibt den Einsatz von Simulationssoftware zur Optimierung additiver Hybridbauteile. Beim Druck eines Bauteils kann es zu einem Verzug oder anderen Defekten kommen. Die Simulationssoftware kann dabei helfen, den Prozess besser zu verstehen und die Konstruktion zu optimieren. Anhand verschiedener Kriterien können Anwender die Bauteil-Orientierung anpassen. Die Simulation erkennt Abbrüche, Abreißen von Stützgeometrien. Auch der Verzug kann im Vorfeld berechnet werden.
mit Kunststoffgranulat referierte Michael Rieck, AKRO PLASTIC GmbH (Bild © Hochschule Landshut).
3D-Druck von Kunststoffgranulat auf Metall
Herr Michael Rieck von der AKRO-PLASTIC GmbH befasste sich mit Metall-Hybriden und dem 3D-Druck von Kunststoffgranulat auf Metall. Polyamidbasierte Kunststoffe mit Carbonfaserverstärkung wie Polyamid 6 mit 30-prozentiger Carbonkurzfaser bieten durch die erzielbare hohe Steifigkeit einen günstigen Materialpreis und Kostenvorteile für den Einsatz in der hybriden additiven Fertigung.
Die variable Größe der Granulatkörner ermöglicht eine Verschiebung des Kristallisationspunkts und eine optimale Lagenanbindung. Die Anpassung der Faserorientierung erzielt richtungsabhängige Steifigkeiten. Das vom Fraunhofer IWU entwickelte SEAM-Verfahren (Screw Extrusion Additive Manufacturing) erlaubt die Verwendung preisgünstigen Kunststoffgranulats. Damit sind Hohlrippen und große Wanddicken möglich. Das Ganze ist auch für größere Stückzahlen interessant.
Damit ein sicherer Kunststoff-Metall-Verbund gelingen kann, ist das Plasmareinigen einer Metallkomponente und eine Plasmavorbehandlung (Coating) nötig. Diese und weitere Informationen zum Praxisforum 3D-Druck finden Sie auch auf der Website der HAW Landshut: www.haw-landshut.de/3d-druck. Verpassen Sie mit einem Abonnement unseres Newsletters keine Neuigkeiten aus der Welt des 3D-Drucks.
