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Additive Fertigung Chancen und Herausforderungen bei der Fused-Granular-Fabrication

Von Niclas Norman Henrichs, Entwicklungsingenieur bei der Impetus Plastics Engineering GmbH / PhD Student an der Ruhr Universität Bochum; Prof. Dr.-Ing. Jan T. Sehrt, Fakultät Maschinenbau, Lehrstuhl für Hybrid Additive Manufacturing; Prof. Dr.-Ing. Thomas Brinkmann, Geschäftsführer der Impetus Plastics Engineering GmbH und Professor für Kunststoffproduktentwicklung an der TH Rosenheim; Daniel Michael Berger, Entwicklungsingenieur bei der Impetus Plastics Engineering GmbH / PhD Student an der Ruhr Universität Bochum 5 min Lesedauer

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Impetus Plastics Engineering GmbH
SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH
GGB Heilbronn GmbH
Xometry Europe GmbH

Das Fused-Layer-Modelling Verfahren (FLM-Verfahren) hat sich in den letzten Jahren als eines der gängigsten Verfahren für die additive Fertigung von Kunststoffen durchgesetzt [1, 2]. In der Industrie wird jedoch häufig der originäre Werkstoff in Form von Granulat für die Bauteile gewünscht – dort kommt das Fused-Granular-Fabrication Verfahren (kurz FGF-Verfahren) ins Spiel .

Es befinden sich bereits einige Fused-Granular-Fabrication-Anlagen auf dem Markt. Diese arbeiten mit unterschiedlichen Varianten zur Vermeidung des Fädenziehens (Stringing) und zur Optimierung der Retraction während des Bauprozesses. Beim Stringing-Test werden unterschiedliche Ausprägungen des Stringings eingesetzt: von links: stark, bis rechts: schwach(Bild: Impetus Engineering)
Es befinden sich bereits einige Fused-Granular-Fabrication-Anlagen auf dem Markt. Diese arbeiten mit unterschiedlichen Varianten zur Vermeidung des Fädenziehens (Stringing) und zur Optimierung der Retraction während des Bauprozesses. Beim Stringing-Test werden unterschiedliche Ausprägungen des Stringings eingesetzt: von links: stark, bis rechts: schwach
(Bild: Impetus Engineering)

Das FLM-Verfahren zählt zu der additiven Fertigungskategorie Materialextrusion nach DIN EN ISO ASTM 52900. Dabei wird ein drahtförmiger Kunststoffstrang (standardisierte Durchmesser von 1,75 mm oder 2,85 mm), welcher Filament genannt wird, mithilfe von zwei Förderrädern in ein beheiztes Rohr geführt und dort aufgeschmolzen. Im Anschluss daran wird der durch eine Düse geförderte Schmelzestrang auf eine meist beheizte Bauplattform abgelegt und so das gewünschte Bauteil Strang für Strang und Schicht für Schicht erzeugt. Das Filament wird durch einen Schneckenextruder aus handelsüblichem Kunststoffgranulat hergestellt und auf Rollen gewickelt, welche dann als Einheit mit dem Filament in den Handel zum Verkauf gehen.

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