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Anwendung

Hochschule Aschaffenburg hilft Unternehmen beim 3D-Druck

Interessierte Unternehmen finden maßgeschneiderte Lösungen für konkrete Fragestellungen und können eine umfangreiche Bandbreite des 3D-Drucks kennenlernen.

Dr. Babette Götzendorfer

Die Arbeitsgruppe Angewandte Lasertechnik und Photonik (alp) der Hochschule Aschaffenburg stellt ihren außergewöhnlich breit aufgestellten Maschinenpark im Rahmen des Technologietransfers im Open Innovation Lab für interessierte Unternehmen zur Verfügung. Projektbasierend können diese die ganze Bandbreite der Additiven Fertigung im aktiven Austausch kennen lernen. Die Ausstattung der AG alp erlaubt es, komplette Prozessketten darzustellen und das aktuelle Technologieportfolio im 3D-Druck weiträumig abzudecken. Alle industriell relevanten Technologien der additiven Fertigung wie selektives Laserstrahlschmelzen, selektives Laserstrahlsintern, FDM, Polyjet-Druck und Mikrostereolithographie sind auf industriellem Niveau verfügbar.Daher können maßgeschneiderte Lösungen für konkrete Fragestellungen angeboten werden. Dies ermöglicht es den Unternehmen, ihr Innovationspotential durch strategische Einbindung von Spitzentechnologien zu erhöhen und interne Innovationsabläufe zu beschleunigen.

Bauteilanforderung bestimmt Fertigungstechnologie

Die zu Grunde liegenden Bauprinzipien unterscheiden sich im Kunststoffbereich je nach Herstellungsverfahren stark voneinander. Da dadurch auch die resultierenden Bauteileigenschaften variieren, steht vor Produktionsbeginn in jedem Fall zunächst die Definition der Anforderungen an das Bauteil im Vordergrund. Die AG alp bildet ein breites Gerätespektrum auf industriellem Niveau großflächig ab, so dass eine praxisnahe Beratung die richtige Auswahl des passenden Verfahrens gewährleisten kann. Steht die Oberflächenbeschaffenheit im Vordergrund, bietet sich unter anderem das Verfahren der Stereolithographie an. Hierbei wird ein flüssiges Fotopolymer durch gezielte UV-Laserbestrahlung ausgehärtet. Auch das Multijet Verfahren basiert auf der Aushärtung flüssiger Fotopolymere. Da die Polymere aber mittels eines Druckkopfblocks tröpfchenweise aufgetragen werden, beinhaltet dieses Verfahren neben der sehr glatten Oberfläche noch weitere Vorteile: Die Druckköpfe können mit unterschiedlichen Materialien befüllt werden, so dass innerhalb eines einzigen Druckvorgangs ein Bauteil mit unterschiedlichen Teileigenschaften hergestellt werden kann. Die Variation besteht hierbei entweder in rein optischen Farb- bzw. Transparenzvariationen oder in unterschiedlichen Shore A Härtegraden. Es ist dadurch möglich, Dichtungen passgenau innerhalb eines Bauteils mit zu drucken; je nach Beanspruchung des Bauteils können unterschiedliche Flexibilitätsareale realisiert werden. Die erhaltenen Bauteile eignen sich sowohl für Passungsstudien oder zur Herstellung von Anschauungsobjekten und Prototypen als auch als Funktionsbauteile oder Gussformen.

SLS für hohe Langzeitstabilität

Ist eine höhere Langzeitstabilität in Kombination mit hoher Detailtreue und chemischer Beständigkeit gefordert,  findet das selektive Lasersintern Anwendung. Hierbei wird pulverförmiges Polyamid 12 verarbeitet, welches auf Grund seines ausgeglichenen  Eigenschaftsprofils eine breite Palette an Anwendungs- und Nachbearbeitungsmöglichkeiten bietet.  Liegt der Anspruch an das Bauteil darin, ein final verwendbares Bauteil zu erhalten, findet oft das Fused Deposition Modeling Einsatz. Bei diesem Verfahren werden Thermoplaste erhitzt, dadurch verflüssigt und strangweise auf einer Bauplattform abgelegt. Eine breite Palette an thermoplastischen Kunststoffen ist zugänglich, Standardmaterialien wie ABS, PLA oder PC, aber auch Hochleistungskunststoffe, mit hoher Hitze- und Chemikalienbeständigkeit, sowie weiteren bedarfsgerechten mechanischen Eigenschaften.

Vergleichsstudien schaffen Transparenz

Darüber hinaus gilt es eine Vielzahl an weiteren Parametern innerhalb der geforderten Spezifikationsgrenzen zu beachten, damit im Ergebnis die bestmögliche Bauteilqualität erreicht werden kann. Zusätzlich werden auch Vergleichsstudien der unterschiedlichen Verfahren angeboten um die jeweiligen Vor- und Nachteile der Herstellungsverfahren im konkreten Anwendungsfall einander direkt gegenüberstellen zu können. Die Ausstattung der AG alp beinhaltet neben der Additiven Fertigung im Kunststoff- und Metallbereich auch diverse Nachbehandlungsverfahren wie das heiß-isostatische Pressen mit variablem Temperaturmanagement unter hohem Druck sowie ein voll ausgestattetes Messtechniklabor nach aktuellem industriellem Standard.

Flexible Plattform zur Erschließung neuer Kompetenzfelder

Vom Rapid Prototyping bis zur Herstellung finaler Bauteile und Entwicklung neuartiger Materialien und Technologien bietet das interdisziplinäre Team der AG alp aus Physikern, Ingenieuren, Chemikern und Materialwissenschaftlern eine flexible und innovative Plattform zur Erschließung neuer Kompetenzfelder und zur Implementierung neuer Hightech-Verfahren in bestehende Prozesse. Das Open Innovation Lab wird von der Europäischen Union aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und vom Freistaat Bayern gefördert.

Sehr aktiv in der Lasertechnik

Zusätzlich betreibt die AG alp vielfältige Forschungsaktivitäten im Bereich der Lasertechnik und Photonik. Diese umfassen die Lasermaterialbearbeitung inklusive der dazugehörige Prozess-Sensorik, die Entwicklung von integrierten optischen Bragg-Gittern und mikrooptofluidischen Systemen in Polymeren und Hybridpolymeren für vielfältige sensorische Anwendungen als auch photonische Technologien inklusive UV-SCIL, Photolithografie und 3D-Femtosekunden-Laserdirektschreiben.
Im Bereich der Laserstrahlmaterialbearbeitung verfügt die AG alp über 18 industrietaugliche Laserstrahlanlagen mit Faserlaser, Festkörperlasern, CO2-Lasern, Excimer-Lasern und Ultrakurzimpulslasern. Damit wird der spektrale Bereich von Ultraviolett bis zum mittleren Infrarot bei Leistungsklassen von bis zu 4 kW abgedeckt. Dieser Maschinenpark ermöglicht es der AG, alle industriellen Prozesse wie Schneiden, Bohren, Schweißen, Abtragen und Modifizieren durchführen zu können.

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Foto: Fraunhofer IAP

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Foto: Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

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LSS verspricht für seine neue 3D-Drucker-Serie Raptor unübertroffene Modularität, wegweisende Leistung und eine deutliche Senkung der Bauteilkosten.