Produkte hochbelastbar auszulegen und besonders wirtschaftlich herzustellen, ist auch bei Granulat basierten Kunststoffverfahren möglich, auch in geschlossenen Stoffkreisläufen. Das Fraunhofer IWU hat hierfür das SEAM-Verfahren entwickelt. SEAM steht für Screw Extrusion Additive Manufacturing. Es ermöglicht den 3D-Druck eines belastbaren Heckregals für den Mercedes Vito und der tragenden Rahmenkonstruktion für einen elektrischen Lastenroller.
aktualisiert am 13.11.2023 11:12 Uhr (eve)
Der Druckprozess beim Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM) erfolgt, indem über eine modifizierte Extrusionsschnecke Kunststoffgranulat in den Extruder eingezogen und plastifiziert wird. Dabei kann ein Materialaustrag von bis zu 10 kg pro Stunde erreicht werden. Die entstehende Kunststoffschmelze wird anschließend schichtweise auf der Bauplattform abgelegt. Durch den kontinuierlichen Ablageprozess ist die Fertigung großvolumiger, belastbarer Bauteile möglich.
Damit der flüssige Kunststoff in hohem Tempo zum 3D-Bauteil zusammengefügt werden kann, wurde eine Anlage mit einem beweglichen Tisch versehen, der das Bauteil rasend schnell unter der Düse hin und her bewegt. „Wir können damit pro Sekunde einen Materialstrang von einem Meter Länge fertigen“, sagt Entwickler Christopher Schlegel, Fraunhofer IWU. Insgesamt verkürzt sich die Produktionszeit um bis zu 70 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen.
Bild: Konradin Mediengruppe
Die SEAM-Technologie ist vor allem für große Kunststoff-Komponenten von bis zu zehn Metern Länge geeignet. So lassen sich beispielsweise große Strukturen für Fahrzeuge und Bahnen oder auch Werkzeuge und Spannvorrichtungen für die Fertigung von Kunststoffbauteilen schnell und kostengünstig herstellen.
SEAM trägt außerdem zur Kreislaufwirtschaft bei, da für den Druck beispielsweise auch aus Thermoplast-Rezyklaten gewonnenes Granulat geeignet ist, Kunststoff aus dem vorigen Produkt also nicht »abgewertet« werden muss. So können aus Kunststoffflaschen nicht nur Parkbänke entstehen, sondern auch hochbelastbare Regale und tragende Rahmen für E-Roller.
Kunststoffrahmen für Lastenroller aus dem SEAM-3D-Drucker
Lastenroller mit elektrischem Antrieb werden künftig eine wichtige Rolle für den emissionsfreien Kurzstreckentransport spielen. Eingespartes Fahrzeuggewicht kommt dabei direkt der Nutzlast zugute. Doch die Sicherheit darf unter einer Gewichtsoptimierung nicht leiden. Im Projekt DynaLight ersetzt eine robuste Kunststoffkonstruktion die bisherige konventionelle Lösung, wobei der bisherige Rahmen des Innvelo Cargo-Scooters der Chemnitzer Forschungseinrichtung ICM aus Stahl bestand. Der neue Kunststoffrahmen spart rund 10% Gewicht und Kosten. Selbstverständlich ist der neue Rahmen genauso praktisch wie der alte: Lieferdienste können auf dem Gepäckträger eine Getränkekiste oder eine Thermobox transportieren, einschließlich Fahrer:in schafft der Roller etwa 200 Kilogramm Nutzlast.
Partner im Projekt DynaLight sind neben dem Fraunhofer IWU das Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau e.V, ICM Chemnitz und Sauer Creations.
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3D-gedruckte Regale aus Kunststoff
für batterieelektrische Polizei-Einsatzfahrzeuge
Batterieelektrische Fahrzeuge sind ein wesentlicher Beitrag zur CO2-Reduktion im Verkehrssektor. Das Mehrgewicht der Hochvoltspeicher geht jedoch auf Kosten der erlaubten Zuladung – außer es gelingt, an anderer Stelle Leichtbaulösungen zu finden. Das Fraunhofer IWU und die Mosolf Special Vehicles GmbH haben einen smarten Vorschlag, wie gleichzeitig Gewicht reduziert und dennoch der Bauraum optimal ausgenutzt werden könnte: durch ein 3D-gedrucktes Heckregal. Am Beispiel des Mercedes Vito lassen sich so im Vergleich zur bisherigen Nachrüstlösung einschließlich der Beschläge 26,5 Kilogramm einsparen.
Die drei spannendsten Exponate der Fraunhofer-Gesellschaft auf der Formnext 2023
Dabei bleibt die Nutzlast des Regalsystems vollständig erhalten. Auch im neuen Regal darf die untere Schublade mit bis zu 100 Kilogramm beladen werden. Belastbarkeit und flexibler Einsatz des Systems sind wichtige Anforderungen, da die Ausrüstung für die Beamten zunehmend schwerer wird. Ballistische (kugelsichere) Schutzschilde beispielsweise bringen einiges Gewicht auf die Waage. Dennoch muss die Nutzung im Verkehrsdienst, Streifendienst oder bei Großveranstaltungen als Mannschafttransport flexibel möglich sein. Das neu entwickelte Regal schmiegt sich vollständig an die Fahrzeughaut, erfordert keine zusätzlichen Versteifungen oder Befestigungen und nutzt so den Bauraum im Heckbereich bestmöglich aus. In den oberen Fächern finden sogar mehr Gegenstände Platz als bisher, dank einer um 8 Prozent vergrößerten Ablagefläche. Selbstverständlich ist das Regal auch genauso sicher wie die Standardausführung. (eve)
Messe Formnext 2023: Halle 11, Stand D31
