IKV: Additive Fertigung - Hybride Fertigungsstrategie von funktionsintegrierten Kunststoffprodukten

Fertigungszelle zur additiven Fertigung im IKV-Technikum - (Bild: IKV/Fröls).

Mit einem Konzept zur hybriden Fertigung stellt das IKV auf der K 2016 das Automatisierungspotenzial der additiven Fertigung vor. In einer Fertigungszelle zeigen die IKV-Forscher die automatische, nacheinander ablaufende Produktion unterschiedlicher Demonstratorbauteile ohne manuellen Eingriff von der CAM-Datei bis zum Versand. Die dazu notwendigen verschiedenen Prozesse werden in einer Anlage digital und physisch vernetzt. Die CAD-Daten werden über ein dazugehöriges Pre-Processing erzeugt.

Dieses hybride System übernimmt die Vorteile der eingesetzten Fertigungsverfahren, wie hohe Maßhaltigkeit unter Nutzung der subtraktiven Fertigung und die hohe Designfreiheit der additiven Fertigung. Auch die auftragsorientierte Einzelteilfertigung von "Losgröße 1"-Bauteilen lässt sich realisieren. Dazu wird in dem innovativen Verfahren ein sequenzieller Wechsel zwischen den einzelnen Fertigungsverfahren umgesetzt. Alle derzeitigen Herausforderungen und bisherigen Nachteile der additiven Fertigung bezüglich Maßhaltigkeit, tolerierter Oberflächen, Integration von Einlegeteilen und Multimaterialeinbindung werden dagegen vollständig umgangen. So werden die Freiheitsgrade der additiven Fertigung nicht durch Restriktionen anderer Fertigungsverfahren, wie z.B. die Bearbeitung bei komplexen Hinterschnitten, aufgehoben.

Die IKV-Forscher nutzen zur Umsetzung der Kupplungstechnologie eine Antriebseinheit mit automatischem Werkzeugwechselsystem. Über eine standardisierte Kupplung können unterschiedliche Werkzeuge flexibel eingesetzt werden und die kinematische Leistung der Antriebseinheit nutzen. Als Werkzeuge kommen beispielsweise Schneckenextruder, konventionelle Fused Layer Modeling (FLM) Extruder, Fräseraufnahmen und Greifer zum Einsatz. Über zusätzliche Kupplungselemente können Massen- und Fluidströme und elektrische Signale übertragen sowie die Energieversorgung der jeweiligen Werkzeuge sichergestellt werden.

Neben dem Ausschöpfen des Automationspotenzials liegt der kunststofftechnische Fokus auf der Nutzung eines schneckenbasierten Extruders zur Applikation kleiner Schmelzevolumina. Dadurch können zum einen Standardmaterialien in Granulatform verarbeitet werden, zum anderen bietet der hohe Druck im Düsenvorraum erstmalig die Möglichkeit zur Verarbeitung hochgefüllter Thermoplaste in der additiven Fertigung. Dadurch können mechanische Eigenschaften gesteigert und Schwindungspotenzial sowie resultierender Verzug minimiert werden.

Weitere Informationen: www.ikv-aachen.de

K 2016, 19.–26.10.2016, Düsseldorf, Halle 14, Stand C16

Institut für Kunststoffverarbeitung, Aachen

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