Højhastigheds 3D-printer til højtydende plast

Den additive fremstilling af store volumen plastkomponenter er en tidskrævende opgave. Forskere ved Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU har nu udviklet Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM), et system og en proces, der er otte gange hurtigere end konventionel 3-D-print. Besøgende vil være i stand til at se den ultrahurtige 3D-printer i aktion på Fraunhofer Stand C22 i Hal 2 under Hannover Messe fra 1. til 5. april, 2019.

Tredimensionelle printere, der bygger små souvenirs lag på lag af smeltet plast, bruges ofte på messer. Det kan tage op til en time at fremstille en souvenir i lommestørrelse. Denne proces er alt for langsom til masseproduktion af komponenter, som krævet af bilindustrien, for eksempel. Et system fra Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU i Chemnitz tager nu 3D-print til et nyt niveau:Systemets højhastighedsteknologi tager kun 18 minutter at fremstille en plastikkomponent, der er 30 centimeter høj. Et team af forskere ved Fraunhofer IWU har udviklet denne teknologi til additiv fremstilling af elastiske plastkomponenter i store mængder. Værktøjsproducenter såvel som bil- og rumfartsindustrien nyder godt af den innovative 3D-printer, der opnår otte gange proceshastigheden. Denne printer bruger SEAM - en forkortelse for Screw Extrusion Additive Manufacturing - processen udviklet på Chemnitz Institute.

Hvordan opnår SEAM disse høje proceshastigheder? "Ved at kombinere maskinværktøjsteknologi med 3D-print, " siger Dr. Martin Kausch, en videnskabsmand ved Fraunhofer IWU. For at behandle plasten, forskerne anvender en specialdesignet enhed, der smelter råmaterialet og udstøder det med en høj outputhastighed. Denne enhed er installeret over en byggeplatform, der kan drejes i seks akser ved hjælp af bevægelsessystemet på en værktøjsmaskine. "Indtil nu, denne kombination er unik, " siger Dr. Kausch. Den varme plast aflejres i lag på byggeplatformen. Maskinens bevægelsessystem sørger for, at byggepladen glider med under dysen på en sådan måde, at den tidligere programmerede komponentform frembringes. Bordet kan bevæges med en hastighed på en meter i sekundet i X-, Y- og Z-akser og kan også vippes op til 45 grader. "Dette gør os i stand til at printe otte gange hurtigere end konventionelle processer, enormt reducere produktionstiderne for plastkomponenter."

3-D-printeren behandler omkostningseffektivt basismateriale

Hver time, op til syv kilo plastik presses gennem den varme dyse med en diameter på en millimeter. Sammenlignelige 3-D printprocesser, såsom Fused Deposition Modeling (FDM) eller Fused Filament Modeling (FLM), opnår normalt kun 50 gram plastik i timen. En unik egenskab er, at i stedet for dyre FLM filament, SEAM-processer fritflydende, omkostningseffektiv standard plastgranulat til elastisk, fiberforstærkede komponenter, der er flere meter store. Denne metode gør det muligt at reducere materialeomkostningerne med en faktor på to hundrede.

SEAM giver forskere mulighed for at implementere komplekse geometrier uden understøttende strukturer. Højdepunktet er, at det nye system endda gør det muligt at printe på eksisterende sprøjtestøbte komponenter. "Da vores byggeplatform kan drejes, vi er i stand til at printe på buede strukturer med en separat bevægelig Z-akse, " siger Kausch. "I test, vi var i stand til at behandle en bred vifte af plastik. De spændte fra termoplastiske elastomerer til højtydende plast med 50 procent indhold af kulfiber. Disse plastmaterialer er materialer, der er særligt relevante for industrien og ikke kan behandles med traditionelle 3-D-printere."