Fraunhofer IWU ontwikkelt snelle combinatie 3D-printer en extrusie

Onderzoekers van het Fraunhofer Instituut voor Gereedschapsmachines en Vormtechniek (IWU) hebben Screw Extrusion Additive Manufacturing (Seam) ontwikkeld, een combinatie tussen extrusie en 3D-printing die acht keer sneller is dan conventioneel 3D-printen, zo claimt Fraunhofer. Hiermee kost de productie van een dertig centimeter hoge kunststof component maar achttien minuten.

Het systeem is bedoeld voor de additive manufacturing van grote hoeveelheden veerkrachtige kunststof componenten. Zowel fabrikanten van gereedschappen als de automobiel- en luchtvaartindustrie kunnen de Seam-printer gebruiken die de processnelheid met een factor acht verhoogt.

Combinatie met 3D-print

" We bereiken de hoge snelheden door machinetechnologie te combineren met 3D-print", zegt onderzoeker Martin Kausch. Voor de verwerking van de kunststof heeft het team een unit ontworpen die het granulaat smelt en met een hoge outputsnelheid toepasbaar maakt voor de 3D-printer. Deze unit wordt geïnstalleerd boven de machineconstructie die op zes assen kan worden gezwenkt, zoals bij een CNC-machine. De hete kunststof wordt in lagen op het bouwplatform gedeponeerd. Het bewegingssysteem van de machine zorgt ervoor dat het constructiepaneel onder de sproeier glijdt zodat de vooraf geprogrammeerde component vorm wordt geproduceerd. De tafel kan met een snelheid van één meter per seconde in de X-, Y- en Z-as worden verplaatst en tot 45 graden worden gekanteld.

Goedkope grondstoffen

Elk uur wordt tot zeven kilogram plastic door het hete mondstuk met een diameter van één millimeter geperst. De vergelijkbare 3D-printprocessen Fused Deposition Modeling (FDM) of Fused Filament Modeling (FFM) bereiken meestal maar vijftig gram plastic per uur. Het bijzondere kenmerk: in plaats van dure FLM-filamenten, verwerkt het nieuwe systeem vrijstromend, laaggeprijsd standaard kunststofgranulaat tot veerkrachtige, vezelversterkte componenten van enkele meters groot. Op deze manier kunnen de materiaalkosten met een factor tweehonderd worden verlaagd.

Complexe geometrieën

Met Seam kunnen de onderzoekers complexe geometrieën implementeren zonder ondersteunende structuren. Het hoogtepunt is dat het met het nieuwe systeem zelfs mogelijk is bestaande spuitgietcomponenten te 3D-printen. "Omdat ons bouwplatform draaibaar is, zijn we in staat gebogen constructies met een afzonderlijk bewegende Z-as te printen", aldus Kausch. "We konden een grote verscheidenheid aan kunststoffen in tests te verwerken. Dit varieert van thermoplastische elastomeren tot hoogwaardige kunststoffen met veertig procent koolstofvezel. Dit zijn materialen die bijzonder relevant zijn voor de industrie en die niet kunnen worden verwerkt met conventionele 3D-printers."