25.07.2018 | Kategorien TEC News

3D-Druck: Aus Daten werden Dinge

Neue Veranstaltungsreihe „re:search live – Forschung erleben“ erfolgreich gestartet

Prof. Dr. Paul Helmut Nebeling erklärt, wie aus Kunststoffpulver ein Würfel entsteht. Fotos: Hochschule/Sonnemann/Kindermann

Von: tec/pr-krk, Isa Sonnemann

Wie funktioniert 3D-Druck? Was kann ein 3D-Drucker alles leisten? Was lässt sich in der Praxis damit erreichen? Um einen Blick auf den neuen 3D-Hochleistungsdrucker in der Maschinenhalle werfen zu können, sind gestern mehr als 100 Hochschulangehörige der Einladung von Prof. Dr. Gerhard Gruhler, Vizepräsident Forschung, gefolgt. In der neuen Veranstaltungsreihe „„re:search live – Forschung erleben“ soll die Hochschule mehr über interessante Forschungsprojekte, Geräte und Labore erfahren.

3D-Bauteilfertigung per Knopfdruck – gehört hat man wohl davon. Doch dass seit Frühjahr 2018 eine Arbeitsgruppe der Fakultät Technik rund um Prof. Dr. Paul Helmut Nebeling mit einem hochwertigen 3D-Drucker Prototypen für die 3D-Konstruktion entwickelt – das soll sich noch herumsprechen. „Wir wollen unseren Forschenden eine Plattform bieten, ihre Forschungsthemen zu präsentieren und in der Hochschule bekannter zu machen“, erklärte Prof. Dr. Gruhler dann auch das neue Veranstaltungskonzept. Damit kommt das RRI dem vielfach geäußerten Wunsch nach, Forschung noch erlebbarer zu machen. Zwei  bis vier Mal pro Semester wird das Format in unterschiedlichen Forschungsbereichen der Hochschule künftig stattfinden.

Pulverbasiertes Druckverfahren: Das „Selektive Laser-Sintern“ (SLS)

Dass 3D-Druck ein wichtiges Zukunftsthema ist, demonstrierte Prof. Dr. Nebeling anhand des zunächst unscheinbar aussehenden Druckers, der leise arbeitet und optisch eher einer Heiztherme ähnelt. „Geheizt wird auch, und zwar auf rund 168 Grad, der idealen Temperatur für den Druck mit dem eingesetzten Material PA12“, erläuterte Nebeling. Die sogenannte „Additive Fertigung“  - so ist die wissenschaftliche Bezeichnung des 3D-Drucks - ist ein Produktionsverfahren, das sich deutlich von konventionellen, abtragenden Fertigungsmethoden unterscheidet. Anstatt zum Beispiel ein Werkstück aus einem festen Block herauszufräsen, baut das Selektive Laser Sintern (SLS) auf Grundlage von 3D-CAD-Daten Bauteile Schicht für Schicht aus Kunststoff auf. Das als feines Pulver vorliegende Material wird durch einen Schieber gleichmäßig pro Schicht über der kompletten Bauplattform verteilt. Der Laser wird mittels sogenannter Galvo-Scanner mit Geschwindigkeiten von mehreren Metern pro Sekunde über die Bauplattform bewegt. Der feine Laserspot eines CO2-Lasers im Inneren des Druckers erhitzt quasi punktweise das Kunststoffpulver und macht es möglich, Bauschichten von nur 0,1 mm und Wandstärken von nur 0,45 mm Stärke zu erzeugen. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Es entstehen äußerst präzise Anschauungs- und Funktionsprototypen.

Aus Daten werden Dinge: Der „Addi-Cube“

Im Team von Prof. Dr. Nebeling arbeiten vier Master-Studierende im Studiengang Maschinenbau mit dem 3D-Hochleistungsdrucker. Sie haben seit März verschiedene 3D-Modelle konstruiert, doch auf eines ist Prof. Nebeling besonders stolz: „Addi-Cube“ hat er einen handlichen 3D-Würfel aus der additiven Fertigung getauft, der 40-50 verschiedene Designmerkmale in einem Bauteil vereint - von Schlitzen, Bohrungen und Gewinden über Wabenstrukturen bis hin zur Spiralfeder und in einem Stück gedruckte Gelenke und Getriebe. „Wir möchten technische Spezifikationen, Konstruktions- und Qualitätsmerkmale für den 3D-Druck entwickeln“, fasste Nebeling das Ziel seiner Forschungsarbeit zusammen. „Der Würfel dient dabei als anschauliche Handreichung für 3D-Konstrukteure und könnte ein wichtiger Prototyp für Unternehmen werden, die in die 3D-Konstruktion additiv gefertigter Bauteile einsteigen möchten“, fügte der Spezialist im Bereich Rapid Prototyping hinzu. Zunächst faszinierte der „Addi-Cube“ aber die Besucher der Veranstaltung „re:search live“, die das fein gearbeitete Kunststoffmodell durch die Reihen wandern ließen und anschließend einen Blick hinter die Glasscheibe des laufenden 3D-Druckers werfen konnten. Das feine weiße Kunststoffpulverbett, in dem die losen Bauteile wie in einem Sandkasten verborgen lagen, war ebenfalls zu bestaunen. „Man hat nicht alle Tage die Möglichkeit, einzelne Forschungsthemen so detailliert und im laufenden Betrieb anzuschauen“, so das Fazit des interessierten Publikums.

3D-Hochleistungsdrucker EOS Formiga P110

FORMIGA P 110 dient zur additiven Fertigung von Kunststoffteilen. Die Anlage ist geeignet für eine Kleinserienproduktion oder für individualisierte Produkte mit komplexen Geometrien. Sie fertigt Kunststoffteile werkzeuglos auf einem Polymer-Pulverbett direkt aus digitalen CAD-Daten, bis zu einer Bauhöhe von 330 mm.

1500 Stunden ist der BMBF-geförderte 3D-Drucker bereits seit seinem ersten Einsatz im März 2018 an der Hochschule gelaufen und kann pro Baujob in Abhängigkeit der Größe und Packungsdichte auch viele Bauteile in einem Bauvolumen erzeugen. Pro Stunde werden rund 20 mm Bauteilhöhe erreicht.