Nachhaltiger 3D-Druck

Meinolf Droege,

Additive Fertigung für die Automobilindustrie

Additive Fertigungsverfahren versprechen große Potenziale in Industrie und privatem Umfeld. Dabei bietet die Technologie gute Voraussetzungen für eine bedarfsorientierte, dezentrale und ressourcenschonende Komponentenfertigung. In den vergangenen Jahren war diese Technologie treibende Kraft hinter vielen innovativen grünen und sozial nachhaltigen Projekten.

Additive Fertigung mit biobasierten Kunststoffgranulaten auf multiaxialen Systemen zur ressourcenschonenden Produktion © WZL

Vor dem Hintergrund zunehmender Umweltanforderungen will das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen darum innerhalb des Projekts Biome künftig mit den Unternehmen 3Bots und Peiseler erforschen, wie die kunststoffbasierte additive Fertigung vor allem in der Industrie nachhaltiger gestaltet werden kann. Im Fokus stehen der effiziente und stützstrukturfreie Bauteilaufbau und der Einsatz biobasierter Materialien in der granulatbasierten Materialextrusion. Zudem wird ein multiaxiales Anlagensystem mit Granulatextruder entwickelt werden, um die Materialeffizienz zu erhöhen und so die nachhaltige additive Fertigung am Beispiel des automobilen Betriebsmittelbaus zu ermöglichen. Im Zuge des Projekts sollen zusätzlich neue Kundensegmente und Anwendungsfelder untersucht werden.

Das Forschungsprojekt gliedert sich in vier Arbeitspakete. Zunächst wird die Extrusionsanlage konzeptioniert. Mithilfe einer Materialanalyse soll die Fließfähigkeit biobasierter Standardgranulate analysiert werden, um die anwendungsspezifische Auslegung des Extruders und der Maschinenstruktur zu ermöglichen. Im Anschluss wird der Demonstrator, bestehend aus Multi-Achs-Anlage und Druckerkopf, zur physischen Validierung des Extrusionskonzepts aufgebaut. Damit soll ein bewegungsfähiges 3D-Modell entstehen, alle Komponenten sollen integriert und zu einem Gesamtsystem montiert werden.

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Abschließend folgt die Inbetriebnahme der Steuerung und Sensorik. Mit experimentellen Untersuchungen, Konstruktion und Simulation soll die Bahnplanung optimiert werden, um die Ressourceneffizienz der Herstellung von Betriebsmitteln aus Kunststoffgranulat zu er-höhen. Die neue Bahnstrategie verfolgt das Ziel des stützstrukturfreien Drucks durch Verwendung eines 5-achsigen Bearbeitungszentrums. Die Bahnplanungsmethoden werden physisch erprobt, angepasst und bezüglich ihrer Wirtschaftlichkeit beurteilt.

Im Forschungsprojekt arbeitet das WZL eng mit den Industriepartnern 3Bots und Peiseler zusammen. Die Bearbeitung der einzelnen Arbeitspakete übernehmen bei permanentem Austausch an Informationen und Expertise die einzelnen Partner. Peiseler produziert angetriebene Rundtische und ermöglicht die Realisierung eines spezifisch angefertigten schwenkbaren Rundtisches zur Erweiterung klassischer 3-achsiger Kinematiken um zwei zusätzliche Achsen. 3Bots 3D Engineering entwickelt großformatige 3D-Scan- und Drucklösungen für industrielle und künstlerische Anwendungen. Das Forschungsprojekt Biome läuft bis Dezember 2022 und wird von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert.

Das Werkzeugmaschinenlabor WZL

Das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen betreibt Grundlagenforschung, angewandter Forschung sowie daraus resultierende Beratungs- und Implementierungsprojekte in der Produktionstechnik. In den Forschungsfeldern Technologie der Fertigungsverfahren, Werkzeugmaschinen, Produktionssystematik, Getriebetechnik sowie Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement werden mit Industriepartnern Lösungen zur Rationalisierung der Produktion erarbeitet.

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