voxeljet, Fraunhofer IPA und Universit?t Bayreuth beschleunigen Entwicklung und Qualifizierung neuer Polymermaterialien f?r HSS
Friedberg, 7. November 2022. Das im September 2021 gestartete HSS Material Network verbucht erste Erfolge in der Auftragsforschung im Bereich High Speed Sintering (HSS). Die Netzwerkpartner voxeljet AG (NASDAQ:VJET), Fraunhofer IPA und Universit?t Bayreuth haben f?r die additive Fertigung von 3D-Polymerbauteilen im HSS zukunftsweisende Materialen qualifiziert, darunter HDPE (High Density Polyethylen) und iglidur? i3 PL. Mit der Kooperation wollen die Netzwerkpartner die Entwicklung und Qualifizierung neuer Polymerwerkstoffe f?r die HSS-Technologie beschleunigen und bieten Herstellern von Materialien sowie Diensteistern die M?glichkeit zur flexiblen, schnellen und effizienten Qualifizierung. Um das Portfolio an gepr?ften Materialien f?r das HSS und damit einhergehend das Know-how stetig zu vergr??ern, sind interessierte Unternehmen willkommen, sich dem Netzwerk anzuschlie?en.
Unternehmen fehlen h?ufig der Zugang zu prozessspezifischem Know-how, das Equipment sowie die interdisziplin?ren F?higkeiten und Ressourcen, um eigene Materialforschung und Technologieoptimierung zu betreiben. Das HSS Material Network schlie?t diese L?cke. Es bietet Unternehmen eine flexible und risikoarme Outsourcing-Option, das f?r ihre additiv gefertigte Anwendung beste Material einschlie?lich der geeigneten Prozessparameter zu identifizieren. “Mit der geb?ndelten Kompetenz und Expertise in unserem Netzwerk k?nnen wir Unternehmen jeder Gr??e bei ihren Projekten im Bereich der additiven Fertigung optimal unterst?tzen, angefangen von der ersten Eignungspr?fung, ?ber eine spezifische Entwicklung und Parametrisierung bis hin zur Zertifizierung oder marktreifen Qualifizierung des Materials”, sagt Tobias Gr?n, Produktmanager bei voxeljet.
Die Kooperation bildete sich aus dem Campus Additive.Innovationen (CA.I) der Universit?t Bayreuth heraus, an welchem auch das Fraunhofer-Institut f?r Produktionstechnik und Automatisierung IPA beteiligt ist. Der CA.I verf?gt ?ber mehr als 20 verschiedene additive Fertigungsanlagen, darunter eine VX200 HSS von voxeljet. “Alle Forschungsanlagen im CA.I verf?gen ?ber offene Soft- und Hardware-Schnittstellen und erm?glichen eine individuelle Einstellung aller Prozessparameter, eine freie Programmierung der Prozessschritte sowie hohe Skalierbarkeit. Solche Anlagen eignen sich ideal um Fertigungsprozess und Material aufeinander abzustimmen”, so Jan Kemnitzer, Gruppenleiter beim Fraunhofer IPA. Durch die Zusammenarbeit und den offenen Austausch der Netzwerkpartner ist das HSS Material Network in der Lage, die Entwicklung neuer Materialien effektiv zu beschleunigen. Unternehmen erhalten eine anwendungsorientierte L?sung, die speziell auf ihre Bed?rfnisse abgestimmt ist, und schnell erste Ergebnisse f?r eine potentielle Qualifizierung liefert. Weitere Pluspunkte sind die hohe Flexibilit?t in der Pulverauswahl und Optionen zur Skalierung f?r Produktionseins?tze verarbeitbarer Materialien.
Erfolgreicher “Proof of Concept” f?r die Werkstoffe HDPE …
Nach intensiver Forschungsarbeit konnte das Netzwerk nun zwei bedeutende “Proof of Concepts” f?r die beiden Werkstoffe HDPE und iglidur? i3 PL erzielen. Das “Proof of Concept” f?r HDPE erfolgte aus dem HDPE-Pulver DiaPow HDPE HX 11, das die Diamond Plastics GmbH f?r das Lasersintern entwickelt hat. HDPE ist ein Polyethylen mit hoher Dichte, wasserabweisender Wirkung und sehr guter Best?ndigkeit gegen?ber Chemikalien und Fetten. Anwendung findet es beispielsweise in der Herstellung von Produkten f?r die Lebensmittel- und Verpackungsindustrie. Die von der Projektgruppe Prozessinnovation des Fraunhofer IPA und dem Lehrstuhl Umweltgerechte Produktionstechnik der Universit?t Bayreuth durchgef?hrte Prozessf?higkeitsanalyse und erste Parametrisierung weist dem HDPE-Pulver eine sehr gute Verarbeitbarkeit im HSS nach. Die Verarbeitung von HDPE via HSS bietet gegen?ber anderen additiven Fertigungsverfahren, wie etwa laserbasierten Prozesstechnologien, einige Vorteile, darunter geringere thermische Belastungen des Materials und Erhalt der bew?hrten mechanischen Eigenschaften von HDPE. Au?erdem ist HDPE ein weitverbreiteter Massenkunststoff, der in der Herstellung wesentlich g?nstiger ist als PA12 oder PA11. Schlie?ich sorgt die Herstellung von HDPE in Europa f?r sichere Lieferketten und -zeiten.
… und iglidur? i3 PL
Das zweite erfolgreiche “Proof of Concept” betrifft das Material iglidur? i3. Die igus? GmbH hat das Kunststoffpulver speziell f?r die Fertigung von Gleitanwendungen und Zahnr?dern via den additiven Fertigungsverfahren des Powder Bed Fusion of Polymer (PBF-P), beispielsweise dem Lasersintern (LS), entwickelt. Die Besonderheit von iglidur? i3 PL ist die Additivierung des Pulvers mit Festschmierstoffen. Die daraus gefertigten Bauteile weisen eine sehr hohe Abriebfestigkeit und eine bis zu 30-fach h?here Verschlei?festigkeit als Bauteile aus anderen markt?blichen Kunststoffpulvern auf. Die von der Fraunhofer-Projektgruppe Prozessinnovation des Fraunhofer IPA und dem Lehrstuhl Umweltgerechte Produktionstechnik der Universit?t Bayreuth im Rahmen des “Proof of Concept” im HSS gefertigten Gleitlager und Zahnr?der weisen sehr gute tribologische und mechanische Eigenschaften auf, die eine weitere Optimierung des Polymerpulvers spezifisch f?r den HSS-Prozess sowie eine Vollqualifizierung durchaus interessant machen. Zudem besitzt HSS dank seiner Open-Source Konzeption die M?glichkeit, Bauteileigenschaften prozessseitig gezielt einzustellen.
Um das Portfolio an gepr?ften Materialien f?r das HSS und damit einhergehend das Know-how stetig zu vergr??ern, sind interessierte Unternehmen willkommen, sich dem Netzwerk anzuschlie?en.
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