Generative Fertigungstechnik Thermoplastische Kunststoffteile aus dem 3D-Drucker

Der 3D Fibre Printer des Fraunhofer IPA ermöglicht generative
Fertigung thermoplastischer Kunststoffteile mit integrierter
Endlos-Karbonfaser
Der 3D Fibre Printer des Fraunhofer IPA ermöglicht generative Fertigung thermoplastischer Kunststoffteile mit integrierter Endlos-Karbonfaser

Die Forscher des Bereichs Fused Deposition Modeling (Schmelzschichtung, FDM) bzw. Fused Filament Fabrication (FFF) am Fraunhofer IPA, allen voran Gruppenleiter Steve Rommel und Projektleiter Andreas Fischer, haben einen 3D Fibre Printer entwickelt, mit dem thermoplastische Bauteile aus Faser-Kunststoff-Verbund hochwertig hergestellt werden können.

Leichtbauteile aus Faserkunststoffverbund-Werkstoffen werden in Luft- und Raumfahrt, Automobilbau und vielen anderen Branchen immer stärker nachgefragt. Limitierender und kostentreibender Faktor ist die eingeschränkte industrielle Herstellbarkeit dieser Werkstoffe, die bislang einen hohen Einsatz von Handarbeit und die Verwendung einer Form verlangen. Um Faserverbundkunststoff auch für die generative Fertigung nutzbar zu machen, erschien den Fraunhofer-Forschern Andreas Fischer und Steve Rommel das Schmelzschichtverfahren am besten geeignet.

Beim Fused Deposition Modeling werden geschmolzene Polymere mit einer dreidimensional im Raum verfahrenden Düse aufgespritzt und so das zunächst am Computer erzeugte Werkstück schichtweise aufgebaut. Die Verarbeitungstemperatur liegt üblicherweise zwischen 200 und 300 °C bei einer Schichtdicke von 0,1 bis 0,4 mm und einem Düsendurchmesser von 0,2 bis 0,5 mm. Dieser Prozess kann jederzeit unterbrochen werden - beispielsweise, um Halbzeuge wie z.B. Magnete oder Leuchtfolien zu integrieren, sodass FDM/FFF für die Herstellung hochkomplexer Endprodukte besonders geeignet ist. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind die montagefreie Kapselung verschiedener Materialien oder ganzer Produkte, auch in Verbindung mit Produkt individualisierung – ein Beispiel: individualisierte ergonomische Griffe und Griffschalen für hochwertige Werkzeuge.