Foto: Wood Plastic

Next Generation 3D-Printing: Material- und Prozessentwicklung für die industrietaugliche Anwendung

Im Projekt NextGen3D steht die Entwicklung des 3D-Drucks von Polyolefinen im FFF-Verfahren im Mittelpunkt. Die Projektinhalte reichen von der Analyse vorhandener Filamenttypen über die Entwicklung maßgeschneiderter Polyolefin-Grades bis zu Adaptionen am Drucksystem.

Kurzbeschreibung

Materialtest
Materialtest ((c) NextGen3D Konsortium, Foto: Josef Merkinger)

Ausgangssituation

Hauptherausforderungen der Additiven Fertigung bzw. des 3D-Drucks liegen in der Verfügbarkeit von industrietauglichen und kostengünstigen Materialien. Polyolefine, die zu den weltweit wichtigsten industriell angewendeten Kunststoffen zählen, werden im Bereich der Additiven Fertigung bislang aufgrund ihrer Kristallisationsneigung kaum eingesetzt.

Ziele/Herausforderung

Das Konsortium von NextGen3D hat sich das Ziel gesetzt, Polyolefine dem FFF3D-Druck zugänglich zu machen. Hierfür wurde ein holistischer Ansatz gewählt, welcher sowohl die Materialentwicklung als auch die Druckerentwicklung kombiniert. Polyolefine bieten gegenüber üblichen FFF Materialien (PLA oder ABS) viele Vorteile, wie eine höhere Schlagzähigkeit, eine bessere Temperaturbeständigkeit, geringer Preis und Lebensmittelechtheit.

Herausfordernd ist bislang deren höhere Kristallinität und damit einhergehend eine größere Verarbeitungsschwindung, welche beim Spritzguss durch den Nachdruck kompensiert werden kann. Im Gegensatz zu Standardmaterialien für den 3D-Druck muss bei Polyolefinen auf entsprechend abgestimmte Substrate zurückgegriffen werden, welche im Projekt evaluiert werden. Mittels Compounding- oder Polymerisationstechnologie im Labormaßstab konnten maßgeschneiderte Polyolefin-Filamente hergestellt und charakterisiert werden. Beim FFF-3D-Druck mit Polyolefinen entstand teilweise ein erheblicher Verzug in den Materialien, dem durch eine geeignete Heizstrategie und Materialentwicklung entgegengewirkt wird. Hierfür werden zusätzlich Inlinemessungen wie 3D-Maßhaltigkeitsmessungen, Thermographie und NIR Spektroskopie entwickelt.

(geplante) Ergebnisse/Nutzen

Im NextGen3D Projekt wurde bereits eine entscheidende Verringerung des Schrumpfverhaltens realisiert und damit einhergehend ein verbessertes Druckverhalten. Erste Ergebnisse werden in Form eines Lead-User Workshops im Rahmen der Add+it 2017 (28./29. Sept. 2017 in Steyr) besprochen. Interessierte Firmen sind herzlich willkommen.

Fördergeber/Programm

bmvit, Produktion der Zukunft, 7. Ausschreibung
Abwicklung durch FFG
Projektlaufzeit 01.04.2015 – 31.03.2018

Stand: April 2017

Projektbeteiligte

  • Profactor GmbH
  • HAGE Sondermaschinenbau GmbH & Co KG
  • Montanuniversität Leoben – Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung
  • Johannes Kepler Universität Linz – Institut für Chemische Technologie Organischer Stoffe
  • i-RED Infrarot Systeme GmbH
  • BMW Group Werk Steyr

Kontaktadresse

DI Dr. Thomas Fischinger
E-Mail: thomas.fischinger@profactor.at

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