Arburg: Neue Materialien und Anwendungen des Freeformers - Funktionsfähige Einzelteile und Kleinserien industriell fertigen

In rund drei Stunden Bauzeit fertigt ein Freeformer aus dem Hochtemperatur-Kunststoff PEI eine Kleinserie von 70 Abstandshaltern - (Bilder: Arburg).

Auf der formnext 2016 präsentiert Arburg die Potenziale und Weiterentwicklungen anhand von drei ausgestellten Exponaten des Freeformers und des Arburg Kunststoff-Freiformens (AKF). Aus qualifizierten Standardgranulaten werden additiv Funktionsbauteile gefertigt. Verarbeitet werden der Hochtemperatur-Kunststoff PEI, das medizinische Polylactid PLA und ein Bio-Polyamid (PA).

Funktionsbauteile aus ein oder zwei Komponenten
Standardmäßig ist der Freeformer mit zwei Austragseinheiten bestückt. Somit kann er eine zusätzliche Komponente verarbeiten, um z.B. ein Bauteil in verschiedenen Farben, mit spezieller Haptik oder als Hart-Weich-Verbindung zu erzeugen. Alternativ lassen sich Strukturen aus einem wasserlöslichen Stützmaterial aufbauen, um komplexe Bauteilgeometrien zu realisieren. Nach Entfernen der Stützstrukturen in warmem Wasser können die Bauteile z.B. als Designmuster sowie für Funktions- und Montagetests genutzt werden. Der Freeformer eignet sich darüber hinaus in Kombination mit Spritzgießen und Industrie 4.0-Technologien für die kundenspezifische Individualisierung von Großserienteilen. Der Bauraum bietet Platz für Teile, die max. 154 x 134 x 230 Millimeter groß sind.

Verarbeitung von Hochtemperatur-Kunststoff
Ein großer Vorteil des Arburg Kunststoff-Freiformens (AKF) ist laut Anbieter die Möglichkeit, qualifizierte Standardgranulate verarbeiten zu können, wie sie auch für das Spritzgießen eingesetzt werden. Der Originalwerkstoff wird zunächst im Plastifizierzylinder aufgeschmolzen und auf einen über drei Achsen beweglichen Bauteilträger aufgetragen. So entsteht Schicht für Schicht ein dreidimensionales Bauteil.

Mit dem Polyetherimid (PEI) Ultem 9085 verarbeitet der Freeformer erstmals einen Hochtemperatur-Kunststoff. Bemerkenswert sei bei dieser Anwendung die Schichthöhe von nur rund 0,14 Millimetern und damit verbunden die Bauteilqualität. Je 0,09 Gramm wiegende Abstandshalter, die in Allrounder-Spritzgießmaschinen von Arburg verbaut werden, entstehen in einer Kleinserie von 70 Stück. Die Bauzeit beträgt insgesamt rund drei Stunden. Die PEI-Teile bieten gute mechanische Eigenschaften und eignen sich für hohe Dauergebrauchstemperaturen. Sie verfügen über eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit sowie elektrische Durchschlagsfestigkeit und sind beständig gegen UV- und Gammastrahlen. Das Material kann für Anwendungen in der Automobilindustrie und Luftfahrt zum Einsatz kommen.

Implantat aus resorbierbarem Kunststoff

Exemplarisch produziert ein Freeformer aus einem medizinischen PLA-Granulat ein individuell angepasstes Implantat für Schädelknochen.

In der Medizintechnik kann der Freeformer beispielsweise für die additive Fertigung von persönlich angepassten Implantaten und Orthesen sowie für Modelle zur Operationsvorbereitung eingesetzt werden. Dass sich auf dem Freeformer zudem prinzipiell die gleichen Materialien verarbeiten lassen wie auf einer Allrounder-Spritzgießmaschine, zeigt Arburg am Beispiel eines medizinischen Polylactids. Das PLA-Material wird langsam im Körper abgebaut und eignet sich daher besonders für Implantate. Auf der formnext 2016 produziert ein Freeformer aus einem PLA-Granulat ein individuell angepasstes Implantat für Gesichts- und Schädelknochen.

Vielfältige Einsatzbereiche

Arburg stellt den Freeformer für die industrielle additive Fertigung samt Steuerung am Stammsitz in Loßburg, Nordschwarzwald, her.

Wirtschaftlich sei auch die Möglichkeit der Funktionsintegration durch Kombination von Teilefertigung und Montage in nur einem Arbeitsgang. Komplette Bauteilgruppen können so im bereits montierten Zustand additiv gefertigt werden. Dies demonstriert das dritte Exponat am Beispiel eines belastbaren Funktionsbauteils aus dem chemisch widerstandsfähigen Bio-Polyamid Grilamid BTR 600. Der Biokunststoff besteht zu 58 Prozent aus erneuerbaren Ressourcen. Innerhalb von einem Tag entsteht mit Hilfe von Stützstrukturen eine frei bewegliche Seilrolle mit Gehäuse und Befestigungshaken. Die Stützstrukturen werden anschließend im warmen Wasserbad aufgelöst.

Ein weiterer denkbarer Einsatzbereich des Freeformers ist, Montagevorrichtungen, Greifer für Automation und andere Betriebsmittel schnell, flexibel und kostengünstig zu produzieren. Bezüglich des Themas Gewichtsreduktion und Leichtbau können beispielsweise bionisch optimierte Bauteile konstruiert und hergestellt werden, ohne fertigungstechnische Zwänge, wie sie beim Spritzgießen gegeben sind, berücksichtigen zu müssen.

Weitere Informationen: www.arburg.com

formnext 2016, 15.-18. November 2016, Frankfurt, Halle 3.1, Stand F70

Arburg GmbH + Co KG, Loßburg

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