Additive Manufacturing Labor

Das Additive Manufacturing Labor am KTmfk

Die Additive Fertigung hat sich in den letzten Jahren von einer interessanten, aber unwirtschaftlichen Technologie zu einer vielversprechenden Schlüsseltechnologie in der modernen Fertigung entwickelt. Dabei können die verschiedenen Fertigungsverfahren vor allem bei der Herstellung individualisierter Teile komplexer Geometrie und Innenstruktur bei losgrößenunabhängigen Fertigungskosten überzeugen und ergänzen somit zunehmend die industrielle Fertigungslandschaft. Aufgrund des großen Potentials ist die Additive Fertigung ein fester Bestandteil aktueller Forschungsaktivitäten am KTmfk. In diversen Forschungsprojekten wird die Additive Fertigung gewinnbringend für das Rapid Prototyping, Rapid Tooling und Rapid Manufacturing eingesetzt.

Stratasys F370

Der nach dem Fused Layer Modeling Verfahren (FLM) arbeitende Drucker Stratasys F370 ermöglicht durch seine geschlossene Baukammer und stabile Prozessführung die Fertigung von Bauteilen hoher Qualität aus hoch belastbaren und auch flexiblen Polymerwerkstoffen, wie ABS, ASA oder TPU. Sind Stützstrukturen zur Realisierung von Überhängen und Hinterschnitten erforderlich, kommt ein wasserlösliches Stützmaterial zum Einsatz. Dieses lässt sich in der Auswaschstation SCA 3600 in einem, mit speziellem Lösungsmittel versetzten Wasserbad bei Temperaturen zwischen 50 – 80 °C auswaschen. Das nachträgliche mechanische Entfernen der Stützstrukturen entfällt somit. Auf diese Weise können vollständige, montagefreie Baugruppen in einem Fertigungsschritt gefertigt werden.

3D-Drucker Raise3D Pro2 Plus

Mit dem Raise3D Pro2 Plus wird das Additive Manufacturing Labor des KTmfk um einen weiteren 3D-Drucker erweitert. Hierbei handelt es sich um einen 3D-Fused-Deposition-Modeling Drucker, welcher über eine beheizbare Bauplatte (bis zu 110°C) und einen Bauraum von 305 x 305 x 610 mm verfügt. Dank des eingebauten Dual-Extruders kann zeitgleich sowohl Baumaterial als auch wasserlösliches Stützmaterial verwendet werden, um Überhänge und Hinterschnitte zu realisieren. Diese Stützstrukturen können anschließend mit Hilfe der Auswaschstation SCA 3600 mit einem speziellen Lösungsmittel bei Temperaturen zwischen 50 – 80°C ausgewaschen werden. Dies ermöglicht beispielsweise auch die Fertigung von beweglichen montagefreien Baugruppen. Als Werkstoff stehen hierfür sowohl die typischen thermoplastischen Materialien (PLA, ABS, TPU, etc.) als auch kurzfaserverstärktes Carbon-Filament zur Verfügung.

Auswaschstation SCA3600

Nicht jede Bauteilgeometrie lässt sich ohne Weiteres mit dem 3D-Druckverfahren Fused-Deposition-Modeling (FDM) additiv problemlos fertigen. Oftmals sind Stützstrukturen erforderlich, um z. B den Druck von Teilen mit Überhängen oder Hinterschnitten zu realisieren. Eine Möglichkeit besteht darin, die Stützstrukturen aus dem gleichen Material wie das Baumaterial zu drucken und nachträglich mechanisch zu entfernen. Verfügt der eingesetzte FDM-Drucker über einen Dual-Extruder, so können Bau- und Stützmaterial unterschiedlichen Materials sein. Beim 3D-Druck von Bauteilen aus ABS unter Zuhilfenahme des FDM-Druckers Stratasys F370 und des Raise3D Pro2 Plus wird als Stützmaterial das wasserlösliche Material QSR eingesetzt, welches im Nachgang ausgewaschen wird. Die Auswaschstation SCA 3600 der Firma PADT (Support Cleaning Appartus 3600) dient dabei der Lösung des Stützmaterials additiv-gefertigter Bauteile unter Einsatz eines erhitzten und mit Reinigungslösung versetzen Wasserbads. Der Temperaturbereich kann dabei zwischen 50 – 85°C variieren (für ABS wird ca. 70°C empfohlen).