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Leichtbau Tragfähige Kunststoffstrukturen aus dem 3D-Drucker

Quelle: Pressemitteilung 2 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Novotechnik Messwertaufnehmer OHG
Franke GmbH
Heraeus AMLOY Technologies GmbH

Bei der Verarbeitung von Kunststoffgranulat ist es nun möglich, Produkte sehr belastbar auszulegen und sie auch noch wirtschaftlich herzustellen, was auch in geschlossenen Stoffkreisläufen klappt.

Bei batterielektrisch betriebenen Fahrzeugen spielt das Gewicht eine große Rolle. Leichtbau mit Kunststoff reduziert das Gewicht bei einem Heckregal für Polizeifahrzeuge und Rollern. (Bild: Fraunhofer-IWU)
Bei batterielektrisch betriebenen Fahrzeugen spielt das Gewicht eine große Rolle. Leichtbau mit Kunststoff reduziert das Gewicht bei einem Heckregal für Polizeifahrzeuge und Rollern.
(Bild: Fraunhofer-IWU)

Batterieelektrisch betriebene Fahrzeuge gelten als gute Möglichkeit, um Emissionen zu vermeiden. Das Mehrgewicht der Hochvoltspeicher geht jedoch auf Kosten der erlaubten Zuladung, wenn es sich etwa um Nutzfahrzeuge handelt. Leichtbau mit Kunststoff schafft Abhilfe. Deshalb hat das Fraunhofer IWU und die Mosolf Special Vehicles eine Idee, wie gleichzeitig Gewicht reduziert und dennoch der Bauraum von Fahrzeugen optimal ausgenutzt werden könnte. Und zwar durch ein 3D-gedrucktes Heckregal. Am Beispiel des Mercedes Vito für den Polizeibedarf lassen sich so im Vergleich zum bisherigen Nachrüstsystem einschließlich der Beschläge rund 26,5 Kilogramm einsparen, betonen die Projektpartner. Aber auch ein leichtgewichtiger Lastenroller wurde so ins Leben gerufen.

Schichtweise zum belastbaren Kunststoffteil

Für die Herstellung des Regals und der Rahmenkonstruktion des Rollers kam die sogenannte SEAM-Technik zum Einsatz. Das Akronym steht für Screw Extrusion Additive Manufacturing. Der Druckprozess erfolgt, indem über eine modifizierte Extruderschnecke das thermoplastische Kunststoffgranulat in den Extruder eingezogen und dabei aufgeschmolzen wird – soweit kennt es der Kunststofffachmann. Dabei kann ein Materialaustrag von bis zu 10 Kilogramm pro Stunde erreicht werden. Die Kunststoffschmelze wird aber anschließend schichtweise auf einer Bauplattform abgelegt. Durch den kontinuierlichen Ablageprozess ist die Fertigung großvolumiger, belastbarer Bauteile möglich, wie es dazu heißt. SEAM trage außerdem zur Kreislaufwirtschaft bei, weil für den Druck auch Rezyklate nutzbar sind.

Polizeieinsatz mit flexiblem Leichtbauregal

Dabei bleibe die Nutzlast des per SEAM gedruckten Regalsystems voll erhalten und auch beim neuen Leichtbauregal darf die untere Schublade mit bis zu 100 Kilogramm belastet werden. Zur Belastungsfähigkeit komme der flexible Einsatz des Systems, weil die Ausrüstung für die Beamten zunehmend schwerer werde. Ballistische (kugelsichere) Schutzschilde gehören etwa dazu. Dennoch muss die Nutzung im Verkehr- oder Streifendienst und auch bei Großveranstaltungen als Mannschaftstransporter möglich sein. Das neu entwickelte Regal schmiegt sich deshalb vollständig an die Fahrzeughaut an und erfordert dafür keine zusätzlichen Versteifungen oder Befestigungen.

Leichter Kunststoffrahmen ersetzt Stahlkonstruktion

Auch Lastenroller mit elektrischem Antrieb werden künftig eine wichtige Rolle für den emissionsfreien Kurzstreckentransport spielen, glauben die Chemnitzer Forscher. Denn das eingesparte Fahrzeuggewicht erlaubt mehr Zuladung. Allerdings darf die Sicherheit durch den Leichtbau dabei nicht geschmälert werden. Ganz ähnlich wie beim Heckregal aus dem SEAM-Drucker ersetzt im Projekt Dynalight deshalb eine robuste Kunststoffkonstruktion das bisherige Konzept. Der bisherige Rahmen des sogenannten Innvelo-Cargo-Scooters der Chemnitzer Forschungseinrichtung ICM bestand vorher aus Stahl, wie es heißt.

Im Rahmen des Projekts Dynalight haben das Fraunhofer-IWU nebst Partner eine belastbare Kunststoff-Rahmenkonstruktion aus dem SEAM-Drucker entwickelt, welche die alte aus Stahl ersetzt und dabei 10 Prozent Gewicht spart, was gleichzeitig die erlaubte Zuladung erhöht.(Bild: Fraunhofer-IWU)
Im Rahmen des Projekts Dynalight haben das Fraunhofer-IWU nebst Partner eine belastbare Kunststoff-Rahmenkonstruktion aus dem SEAM-Drucker entwickelt, welche die alte aus Stahl ersetzt und dabei 10 Prozent Gewicht spart, was gleichzeitig die erlaubte Zuladung erhöht.
(Bild: Fraunhofer-IWU)

Der neue Kunststoffrahmen spart aber nun rund 10 Prozent Gewicht und auch noch Kosten. Auch sei der neue Rahmen genauso praktisch wie der alte, denn Lieferdienste könnten auf dem Gepäckträger eine Getränkekiste oder eine Thermobox sicher abstellen. Einschließlich des Fahrers trage der Roller etwa 200 Kilogramm Nutzlast. Die Partner im Projekt Dynalight sind das Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau e.V, die ICM Chemnitz und Sauer Creations

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