3D-Druck von Hart-Weich-Verbunden – Neue Freiheitsgrade in der additiven Fertigung

Das Mehrkomponenten-Spritzgießen von Hart-Weich-Verbunden, bei dem eine Hartkomponente mit einem thermoplastischen Elastomer überspritzt wird, ist in der Kunststoffindustrie seit vielen Jahren etabliert. Bei den additiven Fertigungsverfahren haben sich Mehrkomponentenbauteile für technische Anwendungen allerdings noch nicht durchgesetzt. Tatsächlich eröffnet die Verarbeitung von mehreren Materialien innerhalb eines Bauteils in der additiven Fertigung komplett neue Freiheitsgrade und immense Innovationspotentiale hinsichtlich Design, Teilegestaltung, Funktionsintegration und kosteneffizienter Produktion. Am SKZ wurde nun ein neues Forschungs-Vorhaben begonnen, in dem grundlegende Erkenntnisse zu diesem Thema erarbeitet werden.

Um additiv gefertigte Hart-Weich-Verbunde herzustellen, bieten sich insbesondere das Fused Deposition Modelling bzw. Fused Layer Modelling (FDM/FLM) und das Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) an. Dabei entsteht das Bauteil durch schichtweises Ablegen von Kunststoffsträngen auf einer Bauplattform. Diese Verfahren haben die Marktführerschaft bezüglich der Anzahl verkaufter Maschinen eingenommen und stellen sowohl technisch als auch wirtschaftlich eine einfach umsetzbare Technologie zur Herstellung additiv gefertigter Mehrkomponentenbauteile bereit. Darüber hinaus existiert auf der Materialseite ein großer Anbietermarkt mit einem vielfältigen Angebot. Im Bereich der Mehrkomponentenverarbeitung mittels additiven Fertigungsverfahren besteht allerdings noch dringender Handlungsbedarf – insbesondere bei der Gestaltung des Verbundbereichs, bei der Fertigungsstrategie und der Prozessführung sowie bei der Charakterisierung des Haftungsverhaltens. Die Projektergebnisse und die im Forschungsvorhaben entwickelten Methoden sollen die fehlenden Grundlagenkenntnisse zur Herstellung serientauglicher Mehrkomponententeile mit reproduzierbaren Eigenschaften und Bauteilqualitäten liefern. Hierbei profitieren die beteiligten Unternehmen durch neue Erkenntnisse hinsichtlich reproduzierbarer Prüfmethoden, optimaler Materialauswahl sowie fertigungsgerechter Bauteilauslegungen und Baustrategien.

Das IGF-Vorhaben 19607 N der Forschungsvereinigung des SKZ wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Projekt läuft von Juli 2017 bis Juni 2019, Interessenten können das SKZ kontaktieren.