Die großvolumige Materialextrusion bildet seit einigen Jahren ein Sonderverfahren der additiven Technologien, welches es aufgrund hoher Materialaustragsraten erlaubt auch sehr große Bauteile besonders effizient herzustellen. Allerdings sind die Endprodukte durch besonders raue Oberflächen gekennzeichnet und machen daher eine Nacharbeit meist unumgänglich.

Aus diesem Grund verfolgt das Vorhaben die Entwicklung eines hybriden Verfahrens zur additiven und subtraktiven Fertigung großvolumiger, dünnwandiger Kunststoffbauteile. Hierzu soll ein neuartiges Kunststoff-Compound auf Basis von Polybutylenterephthalat (PBT) und Polyketon (PK) entwickelt und Bauteile mit Abmessungen von bis zu 2000 x 2000 x 1000 mm³ hergestellt werden. Durch eine Rückkopplung der kamerabasierten, prozessparallelen 3D-Gestalterfassung des additiv gefertigten Bauteils mit dem Steuerungssystem und einem Abgleich mit dem CAD-Modell, kann der Fertigungsprozess durch Anpassung von u. a. Materialaustrag und Positionierung in-line optimiert werden.

Zudem wird ein geometriespezifisches Kühlsystem entwickelt und in den Prototyp integriert, das in Kombination mit der Methodik zur Bestimmung materialschonen der Stützgeometrien den Bauteilverzug reduzieren soll. Im Prototypenaufbau sollen eine Bauraumauflösung von ca. 0,3 mm und ein Materialaustrag von und bis zu 6  kg/h erreicht werden.

Die Schwerpunkte der Ernst‐Abbe‐Hochschule Jena liegen vor allem im Bereich der wissenschaftlich‐technischen Untersuchungen zur Entwicklung einer durchgängigen Prozesskette der hybriden Fertigung im Labormaßstab. Zudem soll ein Materialmodell und ein neuartiger Extrusionsprozess mit zwei Extrudern realisiert werden. Die Arbeiten beinhalten neben der Ermittlung der verfahrensspezifischen Daten auch umfangreiche Verfahrensuntersuchungen und deren messtechnische Bewertung. Sie bilden die Grundlage für die Validierung des neuen Verfahrensansatzes und adressieren die Übertragung der Ergebnisse in die industrielle Praxis nach Projektabschluss. Die EAH Jena kooperiert im Rahmen des Projektes mit der Firma BKW Kunststoff GmbH sowie der Firma Sturm GmbH.

Michel Layher

Projektleitung Hybrid3D: Prof. Dr. Jens Bliedtner