3D-Druck Solingen-Netzwerkmitglied TH KÖLN (LFK) forscht an optimierten FFF-Verfahren

Gleich mit vier zukunftsweisenden 3D-Forschungsprojekten beschäftigt sich das Labor für Fertigungssysteme der Technischen Hochschule Köln.

Der Fokus der Forschungs- und Entwicklungsarbeit liegt auf der Verfahrensoptimierung des Fused Filament Fabrication (FFF)-Verfahrens.  Der Leiter des Labors für Fertigungstechnik an der TH Köln, Prof. Dr. Müller,  strebt einen konkreten Anwendungsnutzen auf einem Kerngebiet des 3D-Drucks an:

“Wir wollen das weit verbreitete FFF-Verfahren beschleunigen und dazu beitragen, eine ressourcenschonende Additive Fertigung zu entwickeln.”

Robotereinsatz zur Optimierung des FFF-Verfahrens
Die Umsetzungen der Verfahren zur generativen Fertigung erfolgen dabei nicht nur mit den gängigen, klassischen Portalkinematiken, sondern mit offenen Roboterkinematiken. Dies ermöglicht u.a. eine Realisierung erheblich größerer Arbeitsräume und gänzlich neue Fertigungsstrategien.

Granulat statt Kunststoffdraht im FFF-Prozess
Neben der Forschung und Entwicklung an neuen Bahnstrategien wird der Materialeinsatz im FFF-Verfahren überarbeitet. So beschäftigt sich ein Team des Labors damit, den Einsatz von verschiedenen Kunststoffgranulaten, anstatt eines Kunststoffdrahtes, umzusetzen. Zudem ist es das Ziel, mehrere Materialien während eines Druckprozesses zu verarbeiten. Die Herausforderung besteht dabei nicht nur darin, das Material konstant zur Verfügung zu stellen, sondern den flüssigen Kunststoff bei Bedarf zwischen zu speichern.

Weiterentwicklung des Foam Reaction Prototyping (FRP)
Als zweites generatives Fertigungsverfahren wird das Foam Reaction Prototyping Verfahren (FRP) im Labor weiterentwickelt. Anders als beim oben genannten FFF-Verfahren wird hier in einem speziellen Mischkopf ein Polyurethan-Schaum verarbeitet. Ein solches Verfahren ermöglicht den Druck von großvolumigen Modellen, wie es bspw. im Prototypenbau der Automobilbranche gefordert wird. Im Rahmen der Forschungsarbeiten wird in erster Linie die Schwierigkeit behandelt, eine homogene PU-Masse zu erzeugen und das Aufschäumverhalten zu analysieren und zu beeinflussen.

3D-Druck von Elastomeren auf Textilien
Neben den Forschungsprojekten bearbeitet das Labor für Fertigungssysteme Köln auch Aufträge anderer Hochschulen. Einer der derzeit durchgeführten Aufträge stammt von der TU-Dresden. Dabei handelt es sich um das direkte Verdrucken von Elastomeren auf Textilien. Ziel dieses Projektes ist es, die Polsterung individueller Kleidungsstücke für körperlich behinderte Menschen zu fertigen.

“Mit dem Labor für Fertigungstechnologie  haben wir einen  hochinteressanten Partner im Netzwerk, der die 3D-Druck-Technologie auf dem Sektor “FFF-Verfahren” entscheidend verbessert und damit unseren industriellen Netzwerkmitgliedern einen konkreten wirtschaftlichen Nutzen bieten könnte”, freut sich Werner Koch, Manager des 3D-Druck-Netzwerks Solingen, über die Aktivitäten der TH Köln.

Der Bereich des 3D Drucks ist nur ein Themengebiet an dem das Labor für Fertigungssysteme arbeitet. Die Kernkompetenzen liegen in der Projektierung und Koordination von FuE-Projekten, in der wissenschaftlichen Recherche und Marktanalyse sowie in der Optimierung von Arbeitssystemen bzw. -prozessen und der ganzheitlichen Entwicklung mechatronischer Systeme. In zahlreichen Kooperationsprojekten haben wir diese Kompetenzen bereits erfolgreich unter Beweis gestellt und kontinuierlich weiterentwickelt.

Das aktuelle Projektspektrum des Labors umfasst u.a. die Entwicklung von mobilen Fertigungsplattformen sowie die Forschung an Formgedächtnislegierungen als Sensor und Aktor, altersgerechten Arbeitssystemen, Microcontrollern zur Prozessüberwachung (Industrie 4.0) und Cyber Physical Devices. Laufende sowie bereits abgeschlossene Projekte sind vor allem Kooperationsprojekte mit Industriepartnern in den Förderprogrammen des BMWi und BMBF (ZIM- Mittelstandsförderung, Ziel 2/EFRE, IGF und KMU-Innovativ). Darüber hinaus erhält das Labor für Fertigungssysteme Köln Forschungsmittel aus Innovationsgutscheinen (FuE) und direkten Industrieaufträgen.

Zusätzlich arbeitet das Labor für Fertigungssysteme Köln mit Instituten wie der Uni Wuppertal, der TU Dresden, der Sporthochschule Köln und der Uni Soest in zahlreichen Projekten zusammen.