Additive Fertigung wird hybrid und hochgenau

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HyAdd3D - Hybrides Verfahren für die additive Multimaterialbearbeitung von individualisierten Produkten mit hoher Auflösung. So nennt sich eine neues Forschungsprojekt, das jetzt mit einem Treffen der beteiligten Partner in der Ernst-Abbe-Hochschule Jena gestartet ist. Ziel: mit einer neuen Anlagentechnik hochkomplexe Bauteile nachbearbeitungsfrei in einer endformnahen Fertigung additiv zu fertigen.

Bei dem "HyAdd3D"-Projekt kooperieren die Partner Burms Jena, die Cirp GmbH Heimsheim, die Weimarer Glatt Ingenieurtechnik GmbH, die Portec GmbH aus Zella-Mehlis, die Sema GmbH aus Coswig/Anhalt, die Materialise GmbH aus Gilching sowie das Potsdamer Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP, die Technische Universität Ilmenau und die Ernst-Abbe-Hochschule Jena. Weiterhin arbeiten die Unternehmen Botspot Berlin, die junge Jenaer Firma Maubel und Zeiss als assoziierte Partner im Projekt mit.

Das Projekt umfasst die Entwicklung einer hybriden Verfahrenslösung, die in der Lage ist, neue Material- und Multimaterialentwicklungen aus Kunststoffen mit funktionalen Zusatzstoffen zu verarbeiten. So sollen unter anderem Produkte gefertigt werden, die sich mit dem aktuellen Stand der Technik nur schwer realisieren lassen: Hierzu zählen die Umsetzung eines hochkomplexen Gehäuses eines NIR-Spektrometers und eines speziellen Brillenrahmens für eine intelligente Brille. Beide Produkte stellen hohe Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit, den elektromagnetischen Schutz, an die mechanische Stabilität sowie an Hydrophobie und UV-Stabilität.

Die Innovation setzt auf einen sich schrittweise wiederholenden Prozess, bei dem wenige tausendstel Millimeter dünne Schichten übereinander aufgebracht werden. Jede Schicht besteht aus einem Grundmaterial, das durch entsprechende Druckköpfe farblich und physikalisch verändert wird, um so entsprechende Eigenschaften zu erhalten. Nach dieser Bearbeitung wird jede Schicht durch gezielte UV-Bestrahlung ausgehärtet. Auf diese Art soll es möglich sein, endformnahe und wirtschaftliche Geometrien bis zu der Größe eines Schuhkartons fertigen zu können.

Testaufbau und Demonstrator zur Veranschaulichung der hybriden Verfahrenslösungen

Dazu werden dem Stand der Technik entsprechende Verfahren aus unterschiedlichsten 3D-Druck-Technologien kombiniert und aufeinander abgestimmt. Die Schwerpunkte liegen dabei in der Kalibrierung und Synchronisation der numerischen Bauteilsimulation, der Ansteuerung, der Prozessbeherrschung und in den speziell abgestimmten Materialien. Dazu müssen neue Wege des Schichtauftrags sowie neue Belichtungsstrategien entwickelt und evaluiert werden. Die Wirtschaftlichkeit ergibt sich unter anderem aus der Reduzierung der Nachbearbeitungsprozesse, da beim Schichtaufbau besonders glatte Oberflächen erzeugt werden und eine Automatisierung möglich ist.

Im Erfolgsfall soll das Verfahren auf industrielle Maßstäbe, zum Beispiel große Bauräume, angepasst werden, um so hochkomplexe Produkte herstellen zu können: Besonders profitieren können die Automobilindustrie, zum Beispiel durchelektrische Abschirmungen in Kunststoffelementen, und der Werkzeugbau, durch ausbrennbare oder ausschwemmbare Kanäle für spätere Kühlkreisläufe bei der Herstellung von Spritzgusswerkzeugen.

gk

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