Hart-Weich-Verbund

Additive Fertigung

Das SKZ erforscht die Additive Fertigung von Mehrkomponentenbauteilen. Schwerpunkte
sind die Gestaltung des Verbundbereichs, die Prozessführung und die Charakterisierung des Haftungsverhaltens.

Das Mehrkomponentenspritzgießen von Hart-Weich-Verbunden, bei dem eine Hartkomponente mit einem thermoplastischen Elastomer überspritzt wird, ist in der Kunststoffindustrie seit vielen Jahren etabliert. Bei den additiven Fertigungsverfahren haben sich Mehrkomponentenbauteile für technische Anwendungen allerdings noch nicht durchgesetzt. Tatsächlich eröffnet die Verarbeitung von mehreren Materialien innerhalb eines Bauteils in der Additiven Fertigung aber komplett neue Freiheitsgrade und immense Innovationspotenziale hinsichtlich Design, Teilegestaltung, Funktions­integration und kosteneffizienter Produktion. Am SKZ wurde deshalb ein neues Forschungsvorhaben begonnen, das von Juli 2017 bis Juni 2019 läuft und in dem grundlegende Erkenntnisse zu diesem Thema erarbeitet werden.

Um additiv gefertigte Hart-Weich-Verbunde herzustellen, bieten sich nach Erfahrungen des SKZ insbesondere das Fused Deposition Modeling bzw. Fused Layer Modeling (FDM/FLM) sowie das Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) an. Dabei entsteht das Bauteil durch schichtweises Ablegen von Kunststoff­strängen oder -tropfen auf einer Bauplattform. Wie das SKZ betont, sind diese Verfahren bezüglich der Anzahl verkaufter Maschinen führend und stellen sowohl technisch als auch wirtschaftlich eine einfach umsetzbare Technologie zur Herstellung additiv gefertigter Mehrkomponentenbauteile bereit. Darüber hinaus existiert auf der Materialseite ein großer Anbietermarkt mit einem vielfältigen Angebot.

Im Bereich der Mehrkomponentenverarbeitung mittels additiver Fertigungsverfahren besteht nach Überzeugung des SKZ allerdings noch dringender Handlungsbedarf – insbesondere bei der Gestaltung des Verbundbereichs, bei der Fertigungsstrategie und der Prozessführung sowie bei der Charakterisierung des Haftungsverhaltens. Die Projektergebnisse und die im Forschungsvorhaben entwickelten Methoden sollen die fehlenden Grundlagenkenntnisse zur Herstellung serientauglicher Mehrkomponententeile mit reproduzierbaren Eigenschaften und Bauteilqualitäten liefern. Hierbei profitieren die beteiligten Unternehmen von neuen Erkenntnissen hinsichtlich reproduzierbarer Prüfmethoden, optimaler Materialauswahl sowie fertigungsgerechter Bauteilauslegungen und Baustrategien.

Günter Kögel

Aufmacherbild: SKZ