Foto: Fraunhofer IMWS

Additive Fertigung

Optimale thermoplastische Kunststoffe für den 3D-Druck

Das Fraunhofer IMWS und Brightlands Materials Center wollen faserverstärkte thermoplasitsche Kunststoffe für den industriellen 3D-Druck optimieren.

Um thermoplastische Kunststoffe für den 3D-Druck in der Industrie zu optimieren, arbeiten das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) und das Brightlands Materials Center, eine Initiative der Provinz Limburg und der Forschungsorganisation TNO in den Niederlanden, künftig zusammen.

Thermoplastische Kunststoffe haben vorteilhafte Eigenschaften

Beim 3D-Druck kommen verschiedene Ausgangsmaterialien zum Einsatz, etwa Metalle, Kunstharze, Kunststoffe, Keramiken oder Carbonmaterialien. Additive Fertigung mit Kunststoffen bietet durch das geringe Gewicht der entstehenden Produkte, flexible Gestaltungsmöglichkeiten oder die Option zur Integration von Sensoren. Im deutsch-niederländischen Gemeinschaftsprojekt wollen Fraunhofer IMWS und Brightlands Materials Center die Vorteile der individuellen Fertigung mittels 3D-Druck und die Eigenschaften faserverstärkter thermoplastischer Kunststoffe als Werkstoff noch besser zur Geltung bringen.

Den 3D-Druck verstehen

Zunächst gilt es, den Herstellungsprozess beim 3D-Druck noch besser zu verstehen, beispielsweise die Frage, wie die Verstärkungsfasern dabei in die Matrix eingebettet werden und wie sich das auf die späteren Eigenschaften des Bauteils auswirkt, etwa auf Steifigkeit oder Bruchfestigkeit. Darauf aufbauend möchten die Partner Ausgangsmaterialien und Technologien entwickeln, mit denen sich hochbelastbare und maßgeschneiderte Bauteile herstellen lassen, beispielsweise als Ersatzteile für die Automobil-, Luftfahrt- und Bauindustrie.

"Die bisherige Erfolgsgeschichte des 3D-Drucks zeigt, wie groß die Potenziale dieser Technologie sind. Viele Parameter lassen sich aber noch deutlich verbessern, etwa die Herstellungsgeschwindigkeit oder die mechanische Stabilität von Bauteilen. Die Kompetenzen des Brightlands Materials Centers zu Eigenschaften und Verarbeitung von Kunststoffen, vor allem im Hinblick auf verschiedene Methoden des 3D-Drucks, sind eine ausgezeichnete Ergänzung zu unserem Profil. Ich bin sicher, dass wir gemeinsam große Fortschritte in diesen Fragen erzielen können", sagt Dr. Ralf Schlimper, Leiter der Gruppe "Bewertung von Faserverbundsystemen" am Fraunhofer IMWS, der die Zusammenarbeit in Halle (Saale) koordiniert.

Eine funktionierende Zusammenarbeit

"Wir sehen der Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IMWS mit großer Freude entgegen. Das Institut hat einen guten Ruf im Bereich thermoplastischer Verbundwerkstoffe, einschließlich zerstörungsfreier Prüfmethoden für die Qualitätskontrolle. Der Zugriff auf dieses Know-how und die exzellente Ausstattung werden unsere eigenen Aktivitäten im Bereich des 3D-Drucks mit endlosfaserverstärkten Werkstoffen entscheidend voranbringen", sagt Marnix van Gurp, Managing Director des Brightlands Materials Center.

Die Zusammenarbeit des Landes Sachsen-Anhalts und der Provinz Limburg geht zurück auf eine jahrelange intensive Kooperation der beiden Regionen. "Wir haben viele Gemeinsamkeiten, etwa eine starke Chemie- und Kunststoffindustrie, die hier wie dort prägend für den Standort ist, das Engagement für den Einsatz nachwachsender Rohstoffe in diesem Bereich und das Interesse, die Kooperation von Unternehmen und Forschungseinrichtungen zu verbessern", sagt Dr. Jürgen Ude, Staatssekretär im Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitalisierung Sachsen-Anhalt. -

"In vielen Gemeinschaftsprojekten, etwa 'European Chemical Regions Network (ECRN)', 'Chem-SME','Chem-Clust' und 'S3Chem' haben wir erlebt, wie bereichernd die Zusammenarbeit ist und wie beide Regionen davon profitieren können. Ich bin optimistisch, dass die Kooperation im Bereich 3D-Druck diese erfolgreiche Geschichte fortsetzen wird", sagt Joost van den Akker, Wirtschaftsminister der Provinz Limburg.

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