Large-Scale-Additive-Manufacturing (LSAM) Mobiler Spritzguss funktionalisiert große 3D-Druck-Strukturen

Großvolumige, mittels FDM-Technologie gefertigte Teile haben eine geringe Detailgenauigkeit. Werden passgenaue Funktionsflächen benötigt, muss die Oberfläche nachbearbeitet werden. Das mobile Spritzgießsystem „Robin“ von Anybrid kann sowohl die Oberfläche glätten als auch Funktionselemente wie Rippen anspritzen.

Das Large-Scale-Additive-Manufacturing (LSAM) wird sowohl von etablierten Spritzgieß- und Sondermaschinenbauern als auch von Startups unter Verwendung von Portalsystemen oder Robotik angeboten. LSAM-3D-Drucker zeichnen sich durch hohe Austragsmengen von 10 bis 30 Kilogramm pro Stunde und der Verarbeitung gängiger thermoplastischer Kunststoffe aus. Die hohe Austragsmenge geht jedoch damit einher, dass die Detailgenauigkeit der Bauteile ihre Grenzen hat. Um passgenaue Funktionsflächen zu erzeugen, muss die Oberfläche an diesen Stellen geglättet werden – bisher mittels Fräsen.

Mobiler Spritzguss vereint zwei Arbeitsgänge

Das Maschinenbau-Unternehmen Anybrid aus Dresden hat nun eine Alternative entwickelt. Sein mobiles Spritzgießsystem „Robin“ kann Funktionalisierungen lokal auf die 3D-gedruckten Bauteile aufzuspritzen. Es lässt sich an klassische Industrierobotik montieren und dadurch direkt in eine LSAM-Fertigungszelle integrieren. Wie Anybrid mitteilt, konnte in Kooperation mit dem Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden in ersten Versuchen der Proof of Concept erfolgreich durchgeführt werden. Additiv gefertigte Platten wurden dazu nach einer kurzen Oberflächenerwärmung durch Aufbringen der Schließkraft lokal verdichtet und umgeformt. Auf diese Weise konnte für den darauffolgenden Überspritzvorgang die Abdichtung der Werkzeugkavität gewährleistet werden.

Einbringung von Fügeelementen möglich

Nach Angaben von Anybrid zeigen die ersten Bauteile vielversprechende Ergebnisse. So wurde u.a. eine Kombination von holzfasergefülltem PLA (LSAM) und glasfaserverstärktem PP (Spritzgießen) umgesetzt. Dabei zeigte sich eine gute Interaktion zwischen den Materialien und eine sehr gute Verbindungsfestigkeit, heißt es. Herausforderung sei hierbei, die Kompaktierung der Oberfläche so einzustellen, dass es keine ungewünschten Austritte der Matrix aufgrund einer unzureichenden Abdichtung gibt. Dies müsse in Abhängigkeit der Materialien und Auflösung des Drucks individuell kalibriert werden.

In nächsten Schritten sollen weitere Materialkombinationen erprobt werden, auch mit dem Ziel sowohl Mono- als auch Multimaterialsysteme zu validieren. Besonderes Potential sehen die Entwickler bei der Einbringung von Fügeelementen wie etwa In- oder Onserts, um Montagepositionen direkt auf der gedruckten Struktur zu erzeugen. Mittelfristiges Ziel sei es, bereits etablierte LSAM-Anlagen und die Robin-Technologie zu verheiraten und in kombinierten Fertigungszellen zu erproben.

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