Additive Fertigung 20.05.2022, 16:35 Uhr

Software für den 3D-Druck optimiert Eigenschaften von Kunststoffbauteilen

Forschende der TU Kaiserslautern können durch softwaregestützte Regelung von Temperatur und Geschwindigkeit die Eigenschaften von Kunststoffbauteilen im 3D-Drucker gezielt ändern.

Das Team um Miaozi Huang setzt beim 3D-Druck auf eine intelligente Software, um die Eigenschaften von Bauteilen aus Kunststoff zu optimieren. Foto: TUK/Koziel

Das Team um Miaozi Huang setzt beim 3D-Druck auf eine intelligente Software, um die Eigenschaften von Bauteilen aus Kunststoff zu optimieren.

Foto: TUK/Koziel

Schicht für Schicht entstehen Bauteile im 3D-Drucker üblicherweise entlang eines vorgegebenen Pfads. Viele Unternehmen produzieren mittlerweile ohne viel Aufwand mit dieser Technik. Dabei bestimmen Parameter wie Temperatur, Druckgeschwindigkeit, Druckrichtung, Schichthöhe und Geometrie des Bauteils, wie das Druckergebnis ausfällt.

Ein Team um Alois K. Schlarb forscht am Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe der Technischen Universität Kaiserslautern an verschiedenen 3D-Druck-Technologien. Im Fokus der Forschenden steht vor allem die Frage, wie sich die Eigenschaften der Druckerzeugnisse optimieren lassen. „Ist eine Schicht gedruckt, kühlt sie ab. Wird die nächste Schicht darüber aufgetragen, hat diese eine höhere Temperatur als die darunter. Die Schicht darunter heizt sich wieder auf“, erläutert Miaozi Huang, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl. „Diese Kontakttemperatur beziehungsweise lokale Temperatur zwischen bereits gedrucktem und dem aktuell zu druckendem Strang beeinflusst die Qualität der Bindenaht beziehungsweise der Verschweißung.“ Für die Eigenschaften des Erzeugnisses spielt diese die entscheidende Rolle. Sie kann zur Schwachstelle im fertigen Bauteil werden, insbesondere dann, wenn die lokale Temperatur bei der Erzeugung der Bindenähte nicht hoch genug war.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
FH Münster-Firmenlogo
Mitarbeiter/in (w/m/d) zur Koordination der Schulkontakte FH Münster
Steinfurt Zum Job 
über ifp l Personalberatung Managementdiagnostik-Firmenlogo
Stellvertretende Leitung Bau- und Gebäudetechnik (m/w/d) über ifp l Personalberatung Managementdiagnostik
Rhein-Main-Gebiet Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) Brückenprüfung Die Autobahn GmbH des Bundes
TAUW GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur:in (m/w/d) Hydro(geo)logische Modellierungen TAUW GmbH
verschiedene Standorte Zum Job 
PNE AG-Firmenlogo
Experte Technischer Einkauf für Windenergieanlagen (m/w/d) PNE AG
Hamburg, Husum, Cuxhaven Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Instandhaltungsmanager*in (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Rittal GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur / Prüfingenieur (m/w/d) Dynamik / Schwingungstechnik Rittal GmbH & Co. KG
Herborn Zum Job 
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF-Firmenlogo
Wissenschaftler (m/w/d) - angewandte NV-Magnetometrie und Laserschwellen-Magnetometer Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Freiburg im Breisgau Zum Job 
Deutsche Rentenversicherung Bund-Firmenlogo
Teamleiter*in Bauprojekte Elektrotechnik (m/w/div) Deutsche Rentenversicherung Bund
Vita Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Konstrukteurin / Konstrukteur Maschinen und Anlagen Vita Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG
Bad Säckingen Zum Job 
Griesemann Gruppe-Firmenlogo
Lead Ingenieur Elektrotechnik / MSR (m/w/d) Griesemann Gruppe
Köln, Wesseling Zum Job 
Stadtwerke Frankenthal GmbH-Firmenlogo
Energieberater (m/w/d) Stadtwerke Frankenthal GmbH
Frankenthal Zum Job 
PARI Pharma GmbH-Firmenlogo
Senior Projekt-/Entwicklungsingenieur (m/w/d) in der Konstruktion von Medizingeräten PARI Pharma GmbH
Gräfelfing Zum Job 
ABO Wind AG-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Umspannwerke 110kV für erneuerbare Energien ABO Wind AG
verschiedene Standorte Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleitung (m/w/d) Umweltmanagement und Landschaftspflege Die Autobahn GmbH des Bundes
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Bauingenieur:in Maßnahmenentwicklung Netze (w/m/d) Berliner Wasserbetriebe
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Verkehrsbeeinflussungsanlagen Die Autobahn GmbH des Bundes
Hamburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieur (w/m/d) Telematik-Infrastruktur Die Autobahn GmbH des Bundes
Frankfurt am Main Zum Job 
Residenzstadt Celle-Firmenlogo
Abteilungsleitung (d/m/w) für die Stadtplanung im Fachdienst Bauordnung Residenzstadt Celle
Stadt Nordenham-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) der Richtung Bauingenieurwesen (Tiefbau, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserwirtschaft, Wasserbau) oder Umweltingenieurwesen oder staatlich geprüften Techniker (m/w/d) der Siedlungswasserwirtschaft Stadt Nordenham
Nordenham Zum Job 

Software ermöglicht Änderung verschiedener Konstanten im Druckprozess

Hier setzen die Kaiserslauterner Ingenieure an: Sie haben eine Software entwickelt, die während des Druckprozesses die Änderung verschiedener Konstanten wie Temperatur der Druckdüse oder die Druckgeschwindigkeit flexibel ermöglicht – sowohl bezüglich der Form des Bauteils als auch des eingesetzten Kunststoffes.

„Ziel unserer Technologie ist es, die Werkstoffeigenschaften optimal auszuschöpfen“, sagt Alexander Schlicher, der am Lehrstuhl die Implementierung der Konzepte umsetzt. Ähnliche Verfahren gebe es bislang nicht, meint er. Das Besondere an der Software: Die Parameter jeder einzelnen Bewegung des Druckvorgangs lassen sich flexibel ändern.

Schwachstellen bei den Druckerzeugnissen ausmerzen

Das neue Verfahren hat seinen Härtetest bereits im Labor bestanden. Eine Probe wurde mit herkömmlicher Software erzeugt, die andere Probe entstand mit der neuen Technik. Unterschiede zwischen beiden, vor allem in ihrer Struktur, macht das Mikroskop sichtbar. „Auch bei den Eigenschaften ist der Unterschied da, insbesondere bei der Zugfestigkeit quer zur Druckrichtung“, sagt Miaozi Huang.

„Mit unserem Verfahren lassen sich die Schwachstellen bei den Druckerzeugnissen ausmerzen“, so der Forscher. Mit dieser Methode wird es beispielsweise auch möglich, die Kontakttemperaturen zwischen zwei Strängen im für die jeweilige Formteilgeometrie optimalen Bereich zu halten. Derartige Optimierungen braucht es zum Beispiel, wenn die Lebensdauer eines Bauteils verlängert werden soll. Mit dem neuen Verfahren aus Kaiserslautern lassen sich Schwachstellen im Kunststoff vermeiden.   (ber)

Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz, Halle 2, Stand B46

www.uni-kl.de

Ein Beitrag von:

  • Bettina Reckter

    Bettina-Reckter

    Redakteurin VDI nachrichten
    Fachthemen: Forschung, Biotechnologie, Chemie/Verfahrenstechnik, Lebensmitteltechnologie, Medizintechnik, Umwelt, Reportagen

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.