Neue Kunststoff-Pulver für das Lasersintern

Neue Kunststoff-Pulver für das Lasersintern

Im Rahmen des Forschungsprojekts „Industrial Additive Manufacturing in North Rhine-Westphalia“ (iAMnrw-Materials) entwickeln Wissenschaftler der Universität Paderborn neue Verfahren zur Herstellung beliebiger Kunststoff-Pulver für das Lasersintern. Dafür wurde eine Laborhalle aufwändig umgebaut, mit den benötigten Apparaturen und Maschinen ausgestattet und nun nach rund zweijähriger Planungs- und Bauzeit fertiggestellt. Der Europäische Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) förderte das auf drei Jahre angelegte Projekt mit rund 3,8 Millionen Euro.

Bild oben: Klaus Watermeier (Dezernat 5, Univ. Paderborn), Dr.-Ing. Steffen Jesinghausen (Lehrstuhl für Partikelverfahrenstechnik), Manfred Gulde (BLB NRW), Ulrich Olfermann (Dezernat 5. Univ. Paderborn), Dr.-Ing. Matthias Hopp (Lehrstuhl für Kunststofftechnik) und Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid (Inhaber des Lehrstuhls für Partikelverfahrenstechnik (v.l.) (Quelle: Universität Paderborn / Kamil Glabica)

Für das Lasersintern stehen bislang nur wenige Materialien zur Verfügung, da die Herstellung von sehr feinen Polymerpulvern sehr aufwändig ist und nur für wenige Materialien entsprechende Verfahren etabliert sind.

„Aktuell beschränkt sich die Herstellung von Kunststoff-Bauteilen mit additiver Fertigung zu über neunzig Prozent auf PA12, eine spezielle Variante von Nylon. Eine Erweiterung des Materialportfolios ist daher dringend erforderlich. Nur durch neue Materialien können Eigenschaften wie Elastizität, Härte und Temperaturfestigkeit in den Produkten entscheidend verbessert werden.“
Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid, Gesamt-Projektleiter und Inhaber des Lehrstuhls für Partikelverfahrenstechnik.

Die Wissenschaftler folgen zwei Ansätzen, um neue Marerialien zu entwickeln:

  • Grobe Materialien durch sogenannte kryogene Vermahlung in Pulverform überführen. Der Kunststoff wird dazu bei starker Unterkühlung mit flüssigem Stickstoff zermahlen. Damit das so erzeugte, kantige Pulver die hohen Anforderungen des Lasersinter-Prozesses erfüllt, muss es noch abgerundet werden.
  • In einem neuartigen Sprühprozess wird überkritisches CO2 in einem Extruder mit geschmolzenem Polymer vermischt und dann in einem Sprühturm verdüst. So sollen direkt runde Partikel in der gewünschten Größe entstehen.

„Wenn nicht mehr auf die am Markt verfügbaren Materialien beschränkt sind, sondern selbst neue Materialien entwickeln können, wird uns das ganz neue Möglichkeiten der Forschung und Weiterentwicklung des Kunststoff-Lasersinterns eröffnen. Im Paderborner Institut für Additive Fertigung werden wir dann die Kompetenz für die gesamte Prozesskette vom Material bis zum fertigen Bauteil gebündelt.“
Hans-Joachim Schmid, Lehrstuhls für Partikelverfahrenstechnik.


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Quelle und weitere Infos: CPS Hub NRW.de, 3D Grenzenlos.de, IHK Ostwestfalen, Universität Paderborn

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