Versuche zu 3D-Druck mit glasfaserverstärktem Polyamid

Vergleich von Zugfestigkeiten mit PA6GF30 bei unterschiedlichen Fertigungsstrategien © AIM3D

Gepaart mit einer hervorragenden Verdruckbarkeit auf den CEM-Anlagen können laut AIM3D zukünftig vielseitige Anwendungen, wie beispielsweise Greifer oder Handhabungswerkzeuge, gedruckt werden. Diese Bauteile werden heute üblicherweise materialintensiv aus Aluminium gefräst. Demgegenüber eröffnet der 3D-Druck hohe Potentiale bei den Materialkosten, der Ressourcenschonung, dem Bauteilgewicht, Geschwindigkeit der Bauteilproduktion und letztendlich auch der Energieeffizienz. Nicht zu vergessen ist ein genereller Ansatz beim Drucken dieser Bauteile: Durch bionische Konstruktionsansätze können 3D-Bauteile hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften leistungsgesteigert werden. Zusammengefasst ergeben sich zahlreiche positive Aspekte auf der Kostenseite (Stückkosten) und den höheren Leistungsparametern eines 3D-Bauteils. Die Ergebnisse der Untersuchungen an der Universität Rostock werden Teil einer wissenschaftlichen Veröffentlichung sein.

Kostenvorteile durch Funktionsintegration im 3D-Druck

Gegenüber konventionell hergestellten Bauteilen liegt der besondere Charme des 3D-Drucks in der sogenannten Funktionsintegration durch 3D-Druck-konforme Konstruktionsansätze. Die Funktionsintegration bedeutet, dass Baugruppen in einem Druckprozess hergestellt werden können. Derartige Strategien zählen zu den strategischen Vorteilen im 3D-Druck.

EXAM 255 (CEM-3D-Drucker) © AIM3D

AIM3D stellte als Demonstration ein Extruder-Gehäuse mit Motoraufnahme in PA6GF30 her. In das Gehäuse wurden Motoraufnahme, zwei in den Wänden geführte Luftkanäle, Lüftungsauslass und Aufnahme für Sensoren in einem Bauteil integriert. Bei einer konventionellen Fertigungsstrategie mit Alu-Frästeilen, hätte man 3 bis 4 Teile aus einem Block fräsen müssen, dies mit Rohstoffverlust. Zudem gäbe es einen Zeitaufwand in der Konstruktion, da die Umgehung der Nutzung von Spezialwerkzeugen wie Langlochbohrern etc. und die Umsetzung einer geeigneten formschlüssigen Bauteilverbindung notwendig gewesen wäre. Auch entfällt, gerade bei kleinen Stückzahlen, der CAM-Aufwand zur Erstellung der Fräsprogramme. Und wie immer gilt der Entfall von Montagearbeiten, die manuell ausgeführt, in der Teilekalkulation eine Rolle spielen.

Natürlich kann ein 3D-Druckverfahren auf dem aktuellen Stand der Technologie bei mittelgroßen oder großen Serien nicht an die Wirtschaftlichkeit des Spritzgießens heranreichen. Es kann eher bei geringeren Losgrößen und bei bionischen Konstruktionen punkten. Bei kleineren bis mittleren Serien und im Rapid Prototyping hingegen schon, weil dort die Werkzeugkosten überproportional in die Teilepreis-Kalkulation einfließen. Vor allem die Substitutionen von Lösungen in gefrästem Aluminium erscheinen hochinteressant für das CEM-Verfahren, wie Dr.-Ing. Vincent Morrison erläutert: „Der Werkstoff Aluminium ist vergleichsweise teuer, weil die Produktion energieaufwendig ist. Oft wird auch aus dem vollen Block gefräst. Das belastet die Preisstellung enorm. Hinzukommen derzeit Rohstoffknappheiten. Der Werkstoff PA6GF30, alternativ gedruckt mit unserer CEM-Technologie, eröffnet völlig neue Dimensionen in der Wirtschaftlichkeit. Dies gilt umso mehr, wenn bionische Konstruktionen zur Leistungssteigerung der Bauteile ins Spiel kommen.“

Halle 4, Stand T1