Inno­va­ti­ve Pro­jek­te der Uni­ver­si­tät Bay­reuth: Indu­stri­el­ler 3D-Druck

Symbolbild Bildung

Indu­stri­el­ler 3D-Druck durch Mate­ri­al­ex­tru­si­on: Inno­va­ti­ve Pro­jek­te der Uni­ver­si­tät Bay­reuth mit und für Unter­neh­men

Das am häu­fig­sten genutz­te und kosten­gün­stig­ste 3D-Druck-Ver­fah­ren ist die Mate­ri­al­ex­tru­si­on. Hohen indu­stri­el­len Anfor­de­run­gen an die Qua­li­tät von Bau­tei­len und an eine zügi­ge Fer­ti­gung wird sie aber oft­mals nicht gerecht. Des­halb arbei­tet ein inge­nieur­wis­sen­schaft­li­ches Team am Lehr­stuhl für Umwelt­ge­rech­te Pro­duk­ti­ons­tech­nik (LUP) der Uni­ver­si­tät Bay­reuth gemein­sam mit Unter­neh­men an einer Opti­mie­rung die­ses Ver­fah­rens. Zwei vom Bun­des­mi­ni­ste­ri­um für Wirt­schaft und Ener­gie geför­der­te Pro­jek­te wer­den schon bald zu inno­va­ti­ven, indu­stri­ell rea­li­sier­ba­ren Lösun­gen füh­ren.

Qua­li­täts­stei­ge­rung und kür­ze­re Pro­duk­ti­ons­zei­ten

Bei der Mate­ri­al­ex­tru­si­on wird ein erhitz­ter zäh­flüs­si­ger Kunst­stoff unter hohem Druck aus einer Düse her­aus­ge­presst und anschlie­ßend wei­ter­ver­ar­bei­tet. Häu­fig wird die Qua­li­tät der auf die­se Wei­se pro­du­zier­ten Bau­tei­le gemin­dert, weil sich star­ke Schwin­gun­gen aus dem Extru­der auf die Bau­tei­le über­tra­gen. Die Schwin­gun­gen las­sen sich jedoch redu­zie­ren, wenn die beweg­te Mas­se des Extru­ders ver­rin­gert wird. Dies geschieht am besten durch leicht­bau­op­ti­mier­te Werk­stof­fe und Struk­tu­ren. Hier setzt das Pro­jekt „Light­weight Effi­ci­en­cy in Addi­ti­ve Manu­fac­tu­ring“ an. Gemein­sam ent­wickeln die Pro­jekt­part­ner einen Leicht­bau-Extru­der, der die Mög­lich­keit bie­tet, leich­te und pass­ge­naue Bau­tei­le mit hoher Ober­flä­chen­qua­li­tät zu drucken.

Eine ande­re Stra­te­gie ver­folgt das Pro­jekt „Fle­xi­bler Extru­der und indu­strie­taug­li­che Steue­rung“ in Koope­ra­ti­on mit der isepos GmbH. Es will die bei­den wich­tig­sten Kom­po­nen­ten eines 3D-Druckers – den Extru­der und die Steue­rung – kom­plett neu ent­wickeln. Ein ver­fei­ner­tes und indu­stri­ell ein­setz­ba­res Steue­rungs­sy­stem wird die Qua­li­tät der Bau­tei­le erhö­hen und deren prä­zi­se Repro­du­zier­bar­keit gewähr­lei­sten. Zudem sol­len neu­ar­ti­ge Düsen­geo­me­trien und ein Düsen­wech­sel­sy­stem in den Extru­der ein­ge­baut wer­den, was die Fer­ti­gungs­zei­ten bei gleich­blei­ben­der Bau­teil­qua­li­tät ver­kürzt.

Koope­ra­tio­nen mit Unter­neh­men

„In Koope­ra­ti­on mit Indu­strie und Mit­tel­stand wol­len wir die Wei­ter­ent­wick­lung des indu­stri­el­len 3D-Drucks mit inno­va­ti­ven Ideen wei­ter vor­an­trei­ben. Unter­neh­men, die sich mit Pro­ble­men kon­fron­tiert sehen, die sie aktu­ell noch nicht lösen kön­nen, sind jeder­zeit ein­ge­la­den, mit uns Kon­takt auf­zu­neh­men. Wir pla­nen der­zeit neue For­schungs­pro­jek­te zum 3D-Druck, und das The­ma Mate­ri­al­ex­tru­si­on wird dabei auch künf­tig eine gewich­ti­ge Rol­le spie­len“, sagt Dr.-Ing. Joa­chim Kley­lein-Feu­er­stein, Pro­jekt­lei­ter am Lehr­stuhl für Umwelt­ge­rech­te Pro­duk­ti­ons­tech­nik (LUP).

Gemein­sam mit dem Fraun­ho­fer-Insti­tut für Pro­duk­ti­ons­tech­nik und Auto­ma­ti­sie­rung (IPA) wur­de der Anwen­der­leit­fa­den „Qua­li­täts­si­che­rung für das addi­ti­ve Fer­ti­gungs­ver­fah­ren Mate­ri­al­ex­tru­si­on in der Seri­en­fer­ti­gung“ ent­wickelt. Um an kon­kre­ten Bei­spie­len zu demon­strie­ren, wie hohe Anfor­de­run­gen an die Bau­teil­qua­li­tät umge­setzt wer­den kön­nen, haben LUP und IPA eine neu­ar­ti­ge Maschi­ne für die Mate­ri­al­ex­tru­si­on ent­wickelt. Ende Juli 2020 ging sie im For­schungs- und Anwen­dungs­zen­trum 3D-Druck am LUP in Betrieb.

Am 25. August 2020 sind alle Inter­es­sier­ten zu einem kosten­lo­sen Webi­nar ein­ge­la­den. „In die­ser Online-Ver­an­stal­tung gehen wir ins­be­son­de­re auf die oft unter­schätz­ten indu­stri­el­len Poten­zia­le der Mate­ri­al­ex­tru­si­on ein und beleuch­ten gleich­zei­tig die momen­ta­nen Her­aus­for­de­run­gen die­ser Tech­no­lo­gie“, sagt Chri­sti­an Bay, Arbeits­grup­pen­lei­ter am Lehr­stuhl für Umwelt­ge­rech­te Pro­duk­ti­ons­tech­nik (LUP). Unter­neh­men erhal­ten im Webi­nar neue Anre­gun­gen, wie sie die­se Chan­cen durch neue Tech­no­lo­gien für sich nut­zen kön­nen.

Anmel­dung unter: https://​www​.xing​.com/​e​v​e​n​t​s​/​3​0​2​7​251