Prozessschritt gespart: Kabel und Schläuche beim 3D-Druck einziehen

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Prozessschritt gespart: Kabel und Schläuche beim 3D-Druck einziehen

Leichtbau heißt auch, Prozessketten neu zu denken, um neue Impulse in und aus der Produktentwicklung umsetzen zu können. Wenn sich dabei – wie im Projekt 3DConfil der TU Darmstadt – Montagezeit und Time-to-Market verkürzen und die Ressourceneffizienz verbessert wird, ist eine Technologie mit Potential geboren.

Forschende des Fachgebiets Produktentwicklung und Maschinenelemente haben ein hybrides Verfahren samt Fertigungsanlage entwickelt, das den Kunststoff-3D-Druck mit der flexiblen Verarbeitung von Leitungen kombiniert.

„Wir können Kabel, elektronische Leitungen, Schläuche oder optische Fasern direkt bei der Herstellung integrieren und einbauen. Die nachträgliche Montage entfällt somit.“
Kay-Eric Steffan, Projektkoordinator von 3DConFil

Der Projektname steht für 3DContinous Filament. Dieses Druckverfahren ermöglicht den schichtweisen Aufbau und Druck eines Bauteiles aus einem speziellen Kunststoff- oder Metallpartikelgemisch. Das Team um Prof. Eckhard Kirchner hat einen Prototyp samt spezieller Software und innovativem Druckkopf entwickelt, mit dessen Hilfe die Produkte gedruckt und die nötigen Leitungen, Schläuche oder Kabel gleichzeitig „eingefädelt“ werden. Ein seitlich angebrachter Speicher mit Führungsrollen ermöglicht diese passgenaue Einfädelung.

Größe, Aussehen, Anforderungen an die Produkte sind flexibel, individuell und nach Kundenwünschen skalierbar. Kabel und Leitungen könnten damit beispielsweise auch spiralförmig eingebaut werden. Weiterhin hat das Team eine zweite Fertigungsmaschine mit schwenkbarem Boden konstruiert, damit auch zusätzliche Komponenten wie Sensoren, Magnete oder Steckverbindungen künftig integriert werden können.

Der Pioneer Fund unterstützt das Forschungsprojekt „3DConFil“ am Fachgebiet Produktentwicklung und Maschinenelemente der TU Darmstadt mit 100.000 Euro. Es kombiniert den Kunststoff-3D-Druck mit der flexiblen Verarbeitung von Leitungen und will so die Produktherstellung individueller, kürzer und ressourcenschonender machen.

Die Forschenden haben darüber hinaus für den Prototyp von 3DConFil eine Steuerungssoftware entwickelt, die als Bindeglied auch zwischen einer konventionellen Software und der Hardware geschaltet werden kann. Das macht die Technologie kompatibel zu bestehenden Anlagen, die sich ergänzen oder umrüsten lassen.

An der Forschung zu 3DConFil waren seit 2018 auch mehrere studentische Teams beteiligt. Die Innovation ist mittlerweile durch ein deutsches Patent geschützt, ein internationales ist in Prüfung.

Bild oben: Bauteil in der Fertigung. Darstellung des Integrationsprozesses der elektrischen Leitung am Beispiel der bionischen Armlehne. (Quelle: TU Darmstadt | Karin Binner)

Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung

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