In einem Kooperationsprojekt auf dem Gebiet des Large Area Additive Manufacturing mit der Firma REHAU gelang es, den Prozess des großvolumigen, extrusionsbasierten 3D-Drucks grundlegend zu verstehen und so die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Herstellung individualisierter Kunststoffprodukte im Großformat mittels additiver Fertigung zu schaffen.
Large Area Additive Manufacturing (LAAM) ist ein Polymergranulat-basiertes additives Fertigungsverfahren im industriellen Maßstab, das zur Herstellung von großvolumigen Bauteilen (größer als 1 m³) eingesetzt wird. Dabei erfolgt eine schichtweise Extrusion der Kunststoffschmelze entsprechend dem zugrundliegenden CAD-Modell.
Um solche großvolumigen Bauteile wirtschaftlich herzustellen, sind einerseits ein hoher Materialaustrag und andererseits günstiges Ausgangsmaterial notwendig. Beide Kriterien werden durch das LAAM-Verfahren erfüllt, führen aber wiederum zu neuen Herausforderungen an den Prozess der additiven Fertigung.
Vor diesem Hintergrund bestand das Ziel eines Kooperationsprojekts der früheren REHAU AG + Co, heute REHAU Industries SE & Co. KG, und der Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) darin, grundlegende Erkenntnisse über den Prozess des großvolumigen 3D-Drucks zu gewinnen, um vielfältige, individuelle Kunststoffprodukte im Großformat wirtschaftlich herstellen zu können.
Während 3D-Druck-Verfahren für kleine Bauteile mittlerweile einen höheren technischen Reifegrad haben, bestanden zu Beginn des Projektes noch erhebliche Herausforderungen für die Additive Fertigung im Großformat. Insbesondere galt es, Wechselwirkungen zwischen Prozessbedingungen und Eigenschaften für großvolumige Bauteile zu verstehen und das Verfahren hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Bauteilqualität zu optimieren.
Bei der NMB wurde eine Strategie zur Qualifizierung neuer Materialien erarbeitet und eine modular aufgebaute LAAM-Anlage entwickelt, an die verschiedene Extruder in unterschiedlichen Größen und Massedurchsätzen adaptiert werden können. Aufbauend darauf können nun für das LAAM-Verfahren bislang noch nicht zugängliche Ausgangswerkstoffe schnell qualifiziert werden. Darüber hinaus lassen sich Druckstrategien entwickeln, die an die jeweilige Anwendung maßgeschneidert angepasst sind.
Der Industriepartner kann dank der Entwicklungen maßgeschneiderte Bauteile für individuelle Kundenanfragen schneller fertigen.
Das Projekt „InduLAAM – Untersuchungen zur industriellen Herstellbarkeit individueller Großformteile durch Large Area Additive Manufacturing“ wurde innerhalb des Bayerischen Verbundforschungsprogramms „Neue Werkstoffe“ durchgeführt. Die Projektpartner danken dem Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie für die Förderung.
Ansprechpartner
Neue Materialien Bayreuth GmbH
Dr. rer. nat. Julia Gensel | E-Mail julia.gensel@nmbgmbh.de
