Additive Fertigung

Die Additive Fertigung von Polymerwerkstoffen besitzt mit ihrer Gestaltungsfreiheit, ihrer Flexibilität und ihren Möglichkeiten zur Produktindividualisierung ein großes Potenzial für neuartige industrielle Anwendungen. Wir forschen an den Herausforderungen, die für eine erfolgreiche industrielle Umsetzung der Additiven Fertigung zu bewältigen sind, wie beispielsweise begrenzte Werkstoffoptionen, Schwierigkeiten bei der Kombination verschiedener Materialien, die starke Abhängigkeit der endgültigen Eigenschaften von der Druckstrategie und lange Herstellungszeiten.

Eine Vielzahl verschiedener Polymere kann als Matrixmaterial für die additive Fertigung (AM) verwendet werden. Wir produzieren, modifizieren und optimieren biobasierte und biologisch abbaubare Polymere (z.B. PLA, PHB) für AM-Prozesse. Hochleistungsthermoplaste (z. B. PEEK, PPS, PPSU), die mit kurzen Glas- oder Kohlenstofffasern verstärkt sind, eignen sich für anspruchsvolle Anwendungen, bei denen herkömmliche technische Thermoplaste nicht eingesetzt werden können. Metalle oder kohlenstoffbasierte Materialien können als Füllstoffe verwendet werden, zum Beispiel in elektrisch leitfähigen Verbundwerkstoffen. Die Verarbeitbarkeit, welche insbesondere durch die Schmelzviskosität des Verbundwerkstoffs charakterisiert wird, spielt dabei eine wichtige Rolle.

Neben traditionellen Partikeln zur Funktionalisierung können auch Nanomaterialien verwendet werden. Kohlenstoffnanoröhren (CNT) ermöglichen es, elektrisch leitfähige Verbundwerkstoffe mit deutlich geringeren Füllstoffkonzentrationen herzustellen, als sie bei der Verwendung von Metallpartikel oder Ruß erforderlich sind. Dadurch werden die Viskosität der Schmelze und die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs im Vergleich zum Matrixmaterial weniger stark beeinträchtigt.

Die angestrebten Eigenschaften der gedruckten Teile hängen von der gesamten Produktionskette ab, von der Compoundierung der Polymere über die Filamentherstellung bis hin zum Druck der Teile. Wir überwachen die gesamte Produktionskette und optimieren sowohl die Materialzusammensetzung als auch die Produktionsprozesse in technologischer und wirtschaftlicher Hinsicht.

Durch die Kombination herkömmlicher kurzfaserverstärkter oder unverstärkter Polymere mit Endlosfaserverstärkungen aus Glas- oder Kohlenstofffasern können die mechanischen Eigenschaften additiv gefertigter Teile deutlich verbessert werden. Mit unseren hochmodernen Anlagen für die Filamentherstellung und für die additive Fertigung können wir das Material und den Prozess auf die Anforderungen unserer Kunden abstimmen.

Wir bieten unseren Kunden Dienstleistungen an, die von grundlegenden Untersuchungen und Machbarkeitsstudien bis zur verfahrenstechnischen Umsetzung reichen.

• Machbarkeitsstudien und Benchmarktests
• Rezepturentwicklung (Filamente, Granulate)
• Ermittlung geeigneter Verarbeitungsparameter
• Beratung bei der Prozess- und Bauteilauslegung
• Charakterisierung von Werkstoffen und Bauteilen

Unsere hochmoderne Verarbeitungsausrüstung umfasst Geräte für die Rezepturentwicklung (Mischer, Kneter und Extruder), eine Filamentproduktionslinie und mehrere Ein- und Zweikomponentendrucker für die additive Fertigung, mit denen wir unverstärkte, kurzfaserverstärkte und endlosfaserverstärkte Materialien verarbeiten.

Durch unsere Ansiedelung in der Karlsruher Forschungsfabrik für KI-integrierte Produktion ist die einzigartige Möglichkeit gegeben, das Zukunftsthema „Intelligente Produktion“ an unseren Prozessen praxisnah zu erforschen.

Karlsruher Forschungsfabrik für KI-integrierte Produktion (karlsruher-forschungsfabrik.de)