3D-Druck: Leichtbau-Extruder steigert Qualität und Produktivität

3D-Druck: Leichtbau-Extruder steigert Qualität und Produktivität

Wenn Fertigungsmaschinen selbst nach den Leichtbauprinzip aufgebaut sind, kann dies aufgrund geringerer Schwingungsneigung die Produktivität der Anlagen und die Qualität der produzierten Leichtbauteile erhöhen. Dieser Zusammenhang war 2020 der Ansatz für das Forschungsprojekt „Lightweight Efficiency in Additive Manufacturing“ (LEiA) am Lehrstuhl Umweltgerechte Produktionstechnik der Universität Bayreuth gemeinsam mit Projektpartnern.

Leichtbau-Extruder für bessere Qualität im 3D-Druck

Wie Andreas Hoffmann und Johann Schorzmann in einem aktuellen Fachbeitrag für Mission Additive schreiben, ist es ihnen nun gelungen, die Masse eines Leichtbauextruders inklusive Schrittmotor um 35 Prozent gegenüber einem vergleichbaren Referenzextruder zu reduzieren. Dazu haben die Forschenden den Schrittmotor zur Filamentförderung in Folge der Integration einer Übersetzung durch einen Schrittmotor mit geringerem Drehmoment und geringerer Masse ersetzt. Außerdem wurden Normbauteile für weniger masseintensive Komponenten des Leichtbauextruders verwendet.

Die geringere Masse des Leichtbauextruders in der additiven Fertigung führte dazu, dass die maximale Abweichung in x- und y- Richtung durchschnittlich von 0,12 mm auf 0,08 mm – also um 33 Prozent – reduziert werden konnte. Weiterhin wurde die Auswirkung der Reduzierung der Masse des Extruders auf die Form- und Maßhaltigkeit sowie die Oberflächenqualität untersucht. Dabei zeigte sich, dass die durchschnittliche Abweichung um elf Prozent und im Maximum um 53 Prozent reduziert werden konnte. Außerdem wurde eine Reduzierung der Oberflächenrauigkeit um 16 Prozent erzielt. Die Bauteilqualität verbesserte sich also erheblich.

Weiterhin kann durch die geringere bewegte Masse die Bewegungsgeschwindigkeit des Extruders im Fertigungsprozess gesteigert und somit die Maschinenproduktivität bei gleichbleibender Bauteilqualität im Vergleich zu bestehenden Extrudern verbessert werden.

Aktuell wird der Leichtbauextruder, so die Autoren des Beitrags, zu einer Nachrüstlösung technologisch weiterentwickelt, die flexibel in bestehende additive Fertigungsmaschinen der Materialextrusion eingebaut werden kann und einem breiten Anwenderspektrum zur Verfügung stehen soll. Weiterhin werden weitere Werkstoffe qualifiziert und die Markteinführung vorbereitet. Für diese Weiterentwicklungen und die spätere Vermarktung sucht die Universität Bayreuth Partnerunternehmen, die ihre Expertise in einer Zusammenarbeit einbringen möchten und an einer kommerziellen Platzierung des Leichtbauextruders am Markt interessiert sind.

Bild oben: Der im Projekt LEiA entwickelte Leichtbauextruder bei der Fertigung eines Referenzbauteils. (Quelle: Universität Bayreuth)


Quelle und weitere Infos: Mission Additive

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