Additive Fertigung

Bild: Demonstrator mit gedruckten Funktionselementen auf einem Thermoformbauteil - (Bild: IKT).

Der Trend der Additiven Fertigung erhält aufgrund der enormen Fortschritte der letzten Jahre allmählich Einzug in die industrielle Fertigung von Kunststoffbauteilen. Die enorme Gestaltungsfreiheit im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren sowie die Einsparpotenziale bei der Produktion von Kleinserien und Einzelteilen sind Beispiele für das Potenzial dieser Technologie.

Am Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart wird hierzu in den zugehörigen Bereichen Materialien, Maschinen und Prozesse geforscht, um diese Technologie sowohl effizienter als auch ökologischer zu machen. So werden beispielsweise biologisch abbaubare und gleichzeitig wasserlösliche Stützstrukturwerkstoffe für den 3D-Druckprozess erforscht, die in Bezug auf die Nachbearbeitung der Bauteile große Vorteile gegenüber herkömmlichen Werkstoffen bieten. Die bioabbaubaren Stützstrukturen können hierbei ohne Oberflächenschäden vom Bauteil und ohne Rückstände in im Abwasser entfernt werden.

In einem weiteren Forschungsprojekt wird eine Verfahrenskombination aus Thermoformen und 3D-Druckpozess entwickelt (Bild 1). Einerseits können so großflächige Bauteile mit erhöhter Gestaltungsfreiheit insbesondere bei kleinen Serien im Thermoformprozess hergestellt werden. Andererseits kann der anfallende Randzuschnitt des Thermoformprozesses direkt recycelt und bspw. als Funktionselemente am Bauteil einer technischen Anwendung zugeführt werden.

Im Bereich der Hochleistungspolymere werden flüssigkristalline Polymere (LCP) grundlegend bezüglich ihrer Eignung für die Verarbeitung mittels 3D-Druck untersucht. Diese können bei gezielter Ausnutzung der anisotropen Eigenschaften im Vergleich zu anderen Hochleistungspolymeren deutlich höhere mechanische Eigenschaften in eine gewünschte Raumrichtung erreichen.

Weitere Forschungsaktivitäten finden im Bereich der Formgebungswerkzeuge statt. So werden additiv gefertigte Werkzeugeinsätze bereits im variothermen Spritzgießprozess eingesetzt oder auch konturnahe Kühlsysteme in additiv gefertigten Extrusionswerkzeugen für ihren industriellen Einsatz vorbereitet. Im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren kann laut IKV so eine deutliche Effizienzsteigerung hinsichtlich der erzielbaren Wärmeübertragung erzielt werden.

Im Bereich der virtuellen Auslegung von Additiven Fertigungsprozessen wird sowohl der Aufschmelzprozess innerhalb der Düse im 3D-Druckprozess modelliert, als auch das Verzugsverhalten von Harzsystem im Digital-Light-Processing (DLP) abgebildet. Beides soll im Auslegungsprozess der gedruckten Bauteile zur Reduzierung von aufwändigen Iterationsschleifen sowie zu gesteigerten Bauteilqualitäten beitragen.

Dieses und weitere Themen der Kunststofftechnik werden im Rahmen des virtuellen 28. Stuttgarter Kunststoffkolloquiums vom 28. Februar bis zum 02. März jeweils nachmittags präsentiert. Obwohl kostenlos, bitte bis 27.02. registrieren!

In einer zeitlich getrennten Präsenzveranstaltung lädt hiernach das IKT am 09. und 10. März 2023 unter dem Leitthema "Klimaneutrales Europa 2050 - Aufgaben der Kunststoffbranche" zu mehreren Plenarvorträgen und einer Podiumsdiskussion mit namhaften Vertretern aus Wissenschaft und Industrie in die Universität Stuttgart ein.

Weitere Informationen:
www.ikt.uni-stuttgart.de/28.-stuttgarter-kunststoffkolloquium/, www.uni-stuttgart.de

Universität Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik (IKT), Stuttgart

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