Forschung
Zwei Testbauteile aus PA12, die mittels Selektivem Lasersintern hergestellt wurden: links nach der Bestrahlung mit Kunststoffgranulat, rechts ohne Strahlbehandlung. - © Fraunhofer IPA/Foto: Mark Becker
27.02.2022

Additive Fertigung: Bauteile unter Beschuss

Additive Fertigung: Bauteile unter Beschuss

Bisher hat man sich auf Erfahrungswerte gestützt, wenn es darum ging, die Oberflächen additiv gefertigter Bauteile zu bestrahlen. Doch nun haben das Fraunhofer IPA und die Microstrahltechnik-Vertriebs GmbH in einer wissenschaftlichen Versuchsanordnung geklärt, welches Strahlmittel mit welchen Prozessparametern sich am besten für einen bestimmten Werkstoff eignet.

Wenn additiv gefertigte Kunststoffbauteile frisch aus dem 3D-Drucker kommen, wirken sie meist grob und unfertig. Sie sind rau, man erkennt Schichtrillen und speziell beim Lasersintern haften ihnen Pulverreste an. Um die Bauteile zu reinigen und die Oberflächen zu glätten, wird die Strahltechnik, speziell die Druckluftstrahltechnik, eingesetzt. Dabei wird ein festes Strahlmittel, meist mineralischer, metallischer oder synthetischer Basis, mittels Druckluft beschleunigt und auf die Bauteiloberfläche gelenkt, sodass diese bearbeitet wird. Welches Strahlmittel für welchen Werkstoff am besten geeignet ist und mit welchen Prozessparametern die besten Ergebnisse erzielt werden, blieb bisher dem Erfahrungswissen der Anwender überlassen.

Doch nun hat Mark Becker vom Zentrum für additive Produktion (ZAP) am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in enger Zusammenarbeit mit der MST Microstrahltechnik-Vertriebs GmbH aus Reutlingen diese Frage in einer wissenschaftlichen Versuchsanordnung geklärt. Dazu fertigten die Forschungspartner zunächst Musterbauteile aus den drei Thermoplasten Polylactid (PLA), Polyamid (PA12) und Polyetheretherketon (PEEK), die in unterschiedlichen Produktsegmenten für die additive Fertigung relevant sind. Anschließend wurden die Musterbauteile am Fraunhofer IPA automatisiert und bei MST manuell mit Glasbruch, Kunststoffgranulat, Keramikkugeln oder dem Mineral Korund bestrahlt.

Wissen um richtige Strahlbehandlung ist bares Geld wert

Vor und nach der Strahlbehandlung wurde die Rauheit der Musterbauteile gemessen. Dabei zeigte sich beispielsweise, dass Bauteile aus PLA eine gute Oberflächenverbesserung aufweisen, wenn sie mit Glasbruch bestrahlt worden sind. Außerdem konnte nachgewiesen werden, dass der automatisierte Strahlprozess gleichmäßigere und glattere Oberflächen hervorbringt als die manuelle Strahlbehandlung.

Das Wissen um die richtige Strahlbehandlung ist bares Geld wert. Denn einerseits unterscheiden sich die Materialkosten je nach Strahlmittel und andererseits bedürfen die Bauteile je nach Druckverfahren mehr oder weniger dringend einer Strahlbehandlung. „Vor allem beim Hochtemperaturkunststoff PEEK, der in der Medizintechnik gefragt ist, rächt sich das falsche Strahlmittel“, sagt Becker. „Der Werkstoff ist recht teuer und schwierig zu drucken. Da ist es ganz besonders ärgerlich, wenn man das Bauteil bei der Strahlbehandlung versehentlich unbrauchbar macht.“

(Quelle: Presseinformation des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Autimatisierung IPA)

Schlagworte

Additive FertigungDruckstrahltechnikLasersinternThermoplasten

Verwandte Artikel

Im SFB 1368 untersucht das LZH an einer selbst entwickelten Anlage die Prozessierbarkeit von Metallpulvern beim selektiven Laserstrahlschmelzen in sauerstofffreier Atmosphäre
29.01.2024

Löten und 3D-Drucken ohne Oxidation

Bei der Metallverarbeitung ist Oxidation ein leidiges Thema. Abhilfe schaffen könnte die Produktion in sauerstofffreier Umgebung. Das LZH erforscht, wie sich dieses Konze...

Additive Fertigung Fügetechnik Laserstrahlhartlöten Laserstrahlschmelzen Löten Metallverarbeitung Pulverbettbasiertes Laserstrahlschmelzen Silan Trenntechnik Verschleiß
Mehr erfahren
„Ergänzen wir unsere Inline-Sensorik für Schweißprozesse durch KI, dann geht es nicht mehr nur um gut oder schlecht. Sondern wir können damit Informationen über unsichtbare physikalische Eigenschaften wie die Festigkeit oder den Übergangswiderstand einer Schweißnaht gewinnen.“ Dr. Markus Kogel-Hollacher, Verantwortlicher für Forschungs- und Entwicklungsprojekte der Precitec Group.
28.01.2024

AI hat das Potenzial, Regelkreise zu schließen

Die dritte „AI for Laser Technology Conference“, die Ende November mit rund 50 internationalen Experten am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT stattfand, hat klar ge...

Additive Fertigung AI Automobilbau Elektroindustrie KI Künstliche Intelligenz Lasermaterialbearbeitung Laserschweißen Laserstrahllöten Laserstrahlschweißen Lasertechnologien Maschinenbau Photonik Reparaturen
Mehr erfahren
DVS Group
25.01.2024

Der DVS CONGRESS 2024 setzt auf praxisnahe Vorträge

Nachdem in den vergangenen Jahren zunehmend auch wissenschaftliche Beiträge und Forschungsthemen in das Programm der Veranstaltung aufgenommen wurden, stellt der DVS CONG...

Additive Fertigung Arbeitssicherheit Beschichtungstechnik Brückenbau Digitalisierung Elektromobilität Energietechnik Energiewende Fahrzeugbau Fügetechnik Gesundheitsschutz Grundwerkstoffe Hilfsstoffe KI Kleben Konstruktion Kreislaufwirtschaft Leichtbau Löten Luftfahrzeugbau Oberflächentechnik Prüftechnik Qualifizierung Qualitätssicherung Raumfahrzeugbau Recycling Regelwerke Reparaturen Schadensfälle Schneiden Schweißen Stahlbau Thermisches Beschichten Trenntechnik Umweltschutz Zusatzwerkstoffe
Mehr erfahren
Additive Fertigung eines Kupferbauteils mit einem blauen Diodenlaser.
19.01.2024

Nachhaltige Laserlösungen für industrielle Schlüsselanwendungen

Auf der SPIE Photonics West in San Francisco präsentiert Laserline, Inc. Laserlösungen für industrielle Schlüsselanwendungen wie die Herstellung elektrischer Kupferkompon...

Additive Fertigung Batterietrocknung Halbleiterbearbeitung Kupferbearbeitung Lasertechnik Lasertechnologien Nachhaltigkeit
Mehr erfahren
28.12.2023

Neue Partner und neue Impulse für AM

Die Anziehungskraft der Rapid.Tech 3D wächst weiter. Dafür stehen zahlreiche neue Partnerschaften der Pionierveranstaltung des Additive Manufacturing (AM), die im nächste...

3D-Druck Additive Fertigung Generative Fertigung
Mehr erfahren