Seriennahe Kunststoffe: Verkürzung der Entwicklungszeiten

Seriennahe Kunststoffe im 3D-Druck

Im additiven Fertigungsverfahren hergestellte Prototypen sind heutzutage in vielen Branchen ein selbstverständlicher Schritt des Entwicklungsprozesses. Diese werden sowohl als Anschauungsmuster als auch für Funktionstests eingesetzt. Allerdings können viele Funktionstests an solchen Prototypen gar nicht durchgeführt werden, da die in den 3D-Druckprozessen verwendeten Kunststoffe nicht den Serienwerkstoffen entsprechen und die Materialeigenschaften somit nicht dargestellt werden können. Es gibt jedoch additive Fertigungsverfahren, bei welchen Serienkunststoffe verwendet werden können. Es sind dies zum einen das Filament basierte Fused Filament Fabrication (FFF) Verfahren, zum anderen das Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF), bei welchem Standard-Spritzgussgranulat als Ursprungsmaterial verwendet wird.

Durch Innosuisse gefördertes Projekt

Das IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung der HSR Hochschule für Technik Rapperswil und ein Konsortium von fünf Firmen bearbeiteten das Thema im von der Innosuisse geförderten Projekt "Seriennahe Kunststoffe im 3D-Druck ermöglichen eine Verkürzung der Entwicklungszeiten und die Fertigung von Kleinserien".

Das Ziel des Projekts war die Herstellung vorgegebener Prototypen aus den von den fünf beteiligten Unternehmen bestimmten Serienkunststoffen. Zudem wurden die mechanischen Eigenschaften zwischen den Bauteilen, welche im AKF-, im FFF- und im Spritzgussverfahren hergestellt worden sind, verglichen.

Sika Automotive AG: Additive Herstellung von 2K-Spritzgussteilen

Eine der teilnehmenden Firmen war Sika Automotive AG. Diese produziert SikaBaffle® Abschottungen für die Automobilindustrie. Diese 2K-Spritzgussteile werden in Karrosseriesegmente platziert und durchlaufen den Lackprozess, wo sie expandieren und die Kavitäten abdichten. Sie bestehen aus einem wärmereaktiven und schäumbaren thermoplastischen Kunststoff und einem temperaturbeständigen Polyamid Trägermaterial. Für erste Erkenntnisse im Entwicklungsprozess und für niedrigere Stückzahlen ist es interessant, diese 2K-Teile additiv herzustellen.

Im Projekt wurden Prozessparameter und Maschinenkomponenten so optimiert, dass sowohl die reaktive Komponente als auch das temperaturbeständige Polyamid additiv gefertigt werden können und die Expansion des Materials gewährleistet ist, siehe Bilder.