Gummirollenbasiertes Vorschubgetriebe verbessert die Prozessstabilität beim 3D-Metall-FFF-Druck

Forscher der ZAL GmbH in Hamburg arbeiten daran, das 3D-Druckverfahren Fused Filament Fabrication (FFF) für die Verarbeitung von Metall-Kunststoff-Gemischen zu optimieren. Dabei geht es besonders um die Herstellung von titaniumhaltigen Leichtbauteilen. Eine Herausforderung ist die Weichheit der verwendeten Filamente.

Laut ZAL kommt es mit herkömmlichen FFF-Druckern häufig zu Materialverformungen und Rissen. Grund ist die Unvereinbarkeit der abrasiven Metallanteile mit den harten Kunststoff-Vorschubrädern. Die Filamente werden dabei stark beansprucht, was die Maßgenauigkeit und Dichte der gedruckten Grünteile beeinträchtigt.

Als Lösung entwickelte ZAL spezielle Gummi-Vorschubrollen. Diese üben einen gleichmäßigen Anpressdruck auf die Filamente aus, ohne sie durch Reibung zu beschädigen. So lassen sich laut den Forschern deutlich höhere Extrusionsdrücke erzielen. Die Materialförderung wird stabiler, wodurch sich die Teilqualität erhöht.

Das Gummirollen-Konzept ermöglicht es, Metall-Kunststoff-Gemische ohne Beschichtung zu verarbeiten. Nach dem 3D-Druck werden die Grünteile entbindert und gesintert, um die gewünschten metallischen Eigenschaften zu erhalten. Laut ZAL reduziert dieser Prozess die Kosten gegenüber herkömmlichen Metall-3D-Druckverfahren erheblich.

Die Hamburger Forscher sehen großes Potenzial, die neuartigen Gummirollen auch in andere FFF-Drucker zu integrieren. So könnte die additive Fertigung von Metallbauteilen für den Leichtbau weiter vereinfacht und verbilligt werden.

Detailliert wird die Entwicklung, die im Rahmen des Projekts AMProSint (gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über die Förderinitiative KMU-innovativ) entstand, in diesem Gastbeitrag erklärt.