Schicht für Schicht – Neues zur Additiven Fertigung mit Kunststoffen

Elektroden für die Senkerosion (oben) können dank hochgefüllter Kunststoffe nun auch per Additiver Fertigung entstehen - (Bild: IKT).

Die unter dem Oberbegriff „Additive Fertigung“ zusammengefassten Kunststoff-Verarbeitungsverfahren haben sich in den vergangenen Jahren von einem Exoten für Designstudios zu einer ernsthaften Verarbeitungstechnik entwickelt. Im Vergleich zu etablierteren Verfahren gelten sie allerdings immer noch als sehr neu. Entsprechend liefert ihre Weiterentwicklung immer wieder spannende Resultate – auch am IKT - Institut für Kunststofftechnik in Stuttgart.

Ein verbreitetes additives Fertigungsverfahren ist das bekannte Strangablegeverfahren. Es hat allerdings einen Nachteil: Wer damit komplex gestaltete, konkave Teile mit Überhängen und Hinterschneidungen fertigen will, ist auf Stützstrukturen angewiesen. Hier haben sich lösliche Werkstoffe etabliert, die durch einen weiteren Druckkopf abgelegt werden und im Rahmen der Nachbearbeitung besonders einfach entfernt werden können. Diese gelangen jedoch oft mit dem Abwasser in die Umwelt. Polyhydroxyalkanoate (PHA) sind hier eine bessere Alternative: Am IKT ist es gelungen, daraus in Wasser biologisch abbaubare Werkstoffe für Stützstrukturen zu gewinnen. Durch Einbringen von Salz in den Strang zerfallen diese bei Wasserkontakt rasch und können leicht vom Druckobjekt entfernt werden.

Das Strangablegeverfahren flüssigkristalliner Polymere (LCP) ermöglicht die Herstellung von Bauteilen mit hoher uniaxialer Zugfestigkeit und hohem E-Modul. Ihre mechanischen Eigenschaften können zudem leicht durch entsprechende Variation der Verarbeitungsparameter während des „Drucks“ angepasst werden. Am IKT wurde nun das Orientierungsverhalten von thermotropen flüssigkristallinen Polymeren für verschiedene Verstreckverhältnisse nach der Filamentextrusion untersucht. Mit Hilfe der Weitwinkel-Röntgenstreuung (WAXS) wurde auch die Orientierungsgüte nach dem Austritt des Strangs aus der Druckdüse erfasst. Resultat: Die verstreckten Filamente zeigen zwar eine hohe Orientierungsgüte in Extrusionsrichtung – wobei die molekulare Ordnung im Außenbereich höher ist als im Kernbereich. Nun wird nach Ansätzen gesucht, diese hohe Orientierungsgüte nach dem Passieren der Druckerdüse aufrecht zu erhalten.

Eine ganz andere Anwendung des Strangablegeverfahrens wurde für die Herstellung von Elektroden gefunden, die im Werkzeugbau für die Senkerosion eingesetzt werden. Diese werden heute meist zeit- und kostenintensiv zerspanend aus einem Graphitblock gefertigt. Am IKT ist es nun erstmals gelungen, mit Grafit hochgefüllte Filamente für das Strangablegeverfahren zu entwickeln, aus denen sich dreidimensional geformte Elektroden ebenfalls herstellen lassen.

Diese und weitere aktuelle Themen aus dem Bereich der praxisrelevanten Kunststofftechnik stehen im Mittelpunkt des 29. Stuttgarter Kunststoffkolloquiums des Instituts für Kunststofftechnik (IKT) der Uni Stuttgart vom 17. bis zum 21. Februar 2025. Die ersten drei Tage, vom Montag, den 17.2. bis Mittwoch, den 19.2. werden als „virtuelle“ Tagung durchgeführt; die Teilnahme ist kostenlos, es ist aber eine Anmeldung erforderlich.

Am Donnerstag, den 20.2. und Freitag, den 21.2., geht die Tagung in einen Präsenzteil über. Der Freitag steht unter den Leitthemen „Kreislaufwirtschaft von Kunststoffen“ mit mehreren Plenarvorträgen und einer Podiumsdiskussion mit namhaften Vertretern aus Industrie und Politik. Anmeldungen sind noch bis zum 6. Februar 2025 möglich.

Auf einer Abendveranstaltung am Donnerstag, den 20. Februar gilt es außerdem, „60 Jahre Kunststofftechnik in Stuttgart“ zu feiern; hier wird auch der renommierte Ensinger-Preis verliehen. Am Nachmittag des gleichen Tages (17 Uhr) werden auch das neue Rheometrie-Labor und das neue Compoundier-Technikum des Instituts eröffnet.

„29. Stuttgarter Kunststoffkolloquium“ - 17.-21. Februar 2025
17.-19. Februar 2025 - virtuell
20.-21. Februar 2025 - Präsenz in Stuttgart

Weitere Informationen:
www.ikt.uni-stuttgart.de/29.-stuttgarter-kunststoffkolloquium, www.ikt.uni-stuttgart.de, www.uni-stuttgart.de

Universität Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik (IKT), Stuttgart

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