Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Prozessketten zur Fertigung von Medizin-,Feinmechanik-, Individualbauteilen und Prototypen aus Kunststoff

Nahezu alle 3D-Druck-Verfahren erzeugen sehr raue Kunststoff-Oberflächen, oft mit Rauheiten über Sa ≥ 10 µm. Für viele Anwendungen ist eine Reduzierung der Rauheit notwendig, jedoch werden die dafür nachgelagerten Prozessschritte bei der Prozessentwicklung additiver Fertigungsprozesse meist nicht berücksichtigt, sodass Fertigung und Nachbearbeitung nicht aufeinander abgestimmt sind. Zusätzlich besitzen klassische Nachbearbeitungsverfahren typische Nachteile, wie Einarbeitung von Fremdpartikeln, nur mäßige Glättung (z.B. Gleitschleifen), hohe Kosten (insb. manuelles Polieren) oder Nutzung chemischer Gefahrstoffe. Ein neues Verfahren ist das Laserpolieren, das bereits erfolgreich an Flachproben demonstriert wurde. Durch Erweiterung des Laserpolierverfahrens auf 3D-Oberflächen und Anpassung des SLS- und FDM-Verfahrens (SLS = Selective Laser Sintering; FDM = Fused Deposition Modeling) an die Möglichkeiten des Laserpolierens wird eine neue Prozesskette zur additiven Fertigung von Kunststoffbauteilen mit optimierter Oberflächenqualität entwickelt. Eine solche Prozesskette eröffnet einzigartige Möglichkeiten, wie z. B. fremdpartikelfreie und selektive Nachbearbeitung, 100 % Automatisierbarkeit, extrem niedrige Mikrorauheit und Ausheilung von Defekten in der Randschicht. Zusätzlich soll durch eine solche Prozesskette die mögliche Aufbaurate und damit die Wirtschaftlichkeit der additiven Fertigung signifikant gesteigert werden, da das Laserpolieren die niedrigere Oberflächenqualität ausgleicht. Diese Prozesskette ist insb. für 3D-Druckdienstleister interessant, die überwiegend KMU sind und ihr Angebotsspektrum um das Laserpolieren erweitern können. Anlagenhersteller können die Marktlücke fehlender Laserpoliermaschinen für Kunststoffe füllen. Außerdem sind neue, automatisierte Hybridmaschinen für 3D-Druck und Laserpolitur zukünftig möglich. Die fremdpartikelfreie und selektive Nachbearbeitung ist für individuelle Medizintechnikprodukte vorteilhaft, die oft KMU vertreiben.