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Industrie 4.0

Das Fraunhofer IPA kombiniert 3D-Druck und Spritzguss

Eine neues additives Fertigungsverfahren erlaubt die Kleinserien- und Prototypenherstellung mit optimierten Materialeigenschaften. Die Produktion läuft dabei vollständig automatisiert ab.

29.03.2018
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Das Fraunhofer IPA kombiniert 3D-Druck und Spritzguss (Foto: Fraunhofer IPA)

Verfeinerte additive Fertigungsverfahren und neue Materialien ermöglichen zunehmend stabilere Werkstücke, dementsprechend findet das kostengünstige und schnelle Vorgehen in immer weiteren Einsatzbereichen Verwendung, die mittlerweile bis hin zum 3D-Druck von hochfesten Komponenten aus TRIP-Stahllegierungen reichen. Zuletzt hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA unter der Bezeichnung „additives Freiformgießen“ ein neues Verfahren zur Herstellung von 3D-gedruckten Werkstücken mit Spritzgusseigenschaften vorgestellt. Damit sollen sich Kleinserien und Prototypen schneller und günstiger fertigen lassen als im bloßen Spritzguss – bei gleichzeitig besseren Materialeigenschaften, als sie sonstige FLM-Teile aufweisen. Statt vergleichsweise weicher Thermoplaste lassen sich hier nämlich hitzebeständigere Duroplaste nutzen. Außerdem entfallen strukturelle Instabilitäten, da eine Werkstückfertigung ohne Bindenähte und Porosität möglich ist.

Das FLM-Verfahren (Fused Layer Modelling) wird lediglich eingesetzt, um für den herzustellenden Gegenstand eine Hülle aus wasserlöslichem Polyvinylacetat zu drucken. Diese wird im nächsten Schritt mit schnell aushärtendem Polyurethan oder Epoxidharz gefüllt. Sollen sehr hohe Gegenstände angefertigt werden, wird der Prozess entsprechend oft wiederholt. Schließlich wird die Form des einmal komplett ausgehärteten Werkstücks im Wasserbad entfernt. Im 3D-Drucker kommt eine ebenfalls neu entwickelte Dosiereinheit für Zweikomponentenmaterialien zum Einsatz. Somit findet der Druck- und Gussprozess vollständig automatisiert im Drucker statt.

Derzeit sucht das Fraunhofer IPA nach Partnern aus der Industrie, um den Vorgang weiter zu verbessern und an die jeweils spezifischen Anforderungen anzupassen.