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3D-Druck Zehn neue Verfahren für die additive Fertigung von Bauteilen

Von Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Immer mehr additive Fertigungsverfahren wollen die traditionelle Formgebung ersetzen. Manchmal ermöglichen sie aber auch erstmals die Verarbeitung neuer Materialien. Oder neue 3D-Druck-Verfahren dringen in Größenbereiche vor, die bisher nicht wirtschaftlich umzusetzen waren. Wir stellen die jüngsten Entwicklungen vor.

Werden elektronische Teile heute mittels 3D-Druck produziert, kommt ein zweistufiger Prozess zum Einsatz. Ein neues Verfahren der TH Köln verspricht dies einfacher, schneller und kostengünstiger zu gestalten. Es nutzt die vorhandene Prozesswärme des FDM-Druckers gleichzeitig zur Materialsinterung der leitfähigen Strukturen.
Werden elektronische Teile heute mittels 3D-Druck produziert, kommt ein zweistufiger Prozess zum Einsatz. Ein neues Verfahren der TH Köln verspricht dies einfacher, schneller und kostengünstiger zu gestalten. Es nutzt die vorhandene Prozesswärme des FDM-Druckers gleichzeitig zur Materialsinterung der leitfähigen Strukturen.
(Bild: TH Köln)

Biobasierte Faserverbundbauteile bei Raumtemperatur 3D-drucken

Das neue energie- und materialsparende 3D-Druckverfahren wurde vom DITF und Arburg entwickelt. Für die endlos cellulosefaserverstärkten Bauteile sind speziell ummantelte Fasern und ein spezieller Druckkopf nötig.
Das neue energie- und materialsparende 3D-Druckverfahren wurde vom DITF und Arburg entwickelt. Für die endlos cellulosefaserverstärkten Bauteile sind speziell ummantelte Fasern und ein spezieller Druckkopf nötig.
(Bild: DITF)

Bei Faserbundwerkstoffen, die in der Natur vorkommen, sind mikroskopisch kleine Fasern aus Collagen oder Cellulose in eine formgebende Matrix aus Lignin, Hemicellulose oder Collagen eingebettet. Die Faserstränge verlaufen dabei belastungsgerecht. Ähnlich der Natur ermöglichen 3D-Druckverfahren mit Endlosfaserverstärkung ebenfalls eine topologieoptimierte Ablage des Fasserstrangs. Allerdings sind Naturfasern empfindlich gegenüber höheren Temperaturen. Sie können deshalb nicht im klassischen FDM-3D-Druckprozess verarbeitet werden. Das Deutsche Institut für Textil- und Faserforschung (DITF) und Arburg haben nun ein energie- und materialsparendes 3D-Druckverfahren für diese leichten biobasierten Faserverbundwerkstoffe entwickelt.

So können jetzt in einem Arbeitsgang ein Faserverbundwerkstoff aus Cellulose-Endlosfasern mit cellulosebasierter Matrix sowie das belastungsgerechte Bauteil additiv bei Umgebungstemperatur hergestellt werden. Der Cellulosefaserstrang wird dabei zunächst mit einem Binder für die Verarbeitung im Drucker stabilisiert. Ein speziell gestalteter Druckkopf wandelt den Binder in eine Matrix um, mit der die Cellulose-Endlosfasern umhüllt werden. Da die Cellulose-Fasern und die Matrix eine ähnliche chemische Struktur haben, ist das Bauteil sehr stabil. Mechanische Eigenschaften wie die Bruchfestigkeit sollen ausgesprochen gut sein.

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