17/08/2020
Door Ad Spijkers
Het meest gebruikte en meest economische 3D-printproces is materiaalextrusie. Een team rondom Universität Bayreuth werkt aan optimalisatie van deze technologie.
Materiaalextrusie voldoet vaak niet aan de hoge industriële eisen die aan de kwaliteit van componenten en snelle productie worden gesteld. Daarom werkt een engineeringteam van Universität Bayreuth samen met bedrijven om het proces te optimaliseren. Twee projecten zullen binnenkort leiden tot innovatieve, industrieel haalbare oplossingen.
Kwaliteitsverbetering en kortere productietijden
Bij materiaalextrusie wordt onder hoge druk een verhitte, stroperige kunststof uit een mondstuk geperst en vervolgens verder verwerkt. De kwaliteit van de op deze manier geproduceerde componenten wordt vaak verminderd doordat sterke trillingen van de extruder worden overgedragen op de componenten.
De trillingen kunnen worden verminderd als de bewegende massa van de extruder wordt verminderd. Dit kan het beste worden gedaan door lichtgewicht materialen en constructies. Dit is waar het in het project 'Lightweight Efficiency in Additive Manufacturing' om draait. De projectpartners ontwikkelen gezamenlijk een lichtgewicht extruder die de mogelijkheid biedt om lichtgewicht, precies passende componenten met een hoge oppervlaktekwaliteit te printen.
Het project 'Flexibler Extruder und industrietaugliche Steuerung' in samenwerking met Isepos volgt een andere strategie. Het onderzoeksteam wil hierin de twee belangrijkste componenten van een 3D-printer - de extruder en de besturing - volledig opnieuw ontwikkelen. Een verfijnd en industrieel toepasbaar besturingssysteem verhoogt de kwaliteit van de componenten en zorgt voor een nauwkeurige reproduceerbaarheid. Bovendien zullen nieuwe typen mondstukgeometrieën en een mondstukwisselsysteem in de extruder worden ingebouwd, wat de productietijden zal verkorten terwijl de kwaliteit van de onderdelen behouden blijft.
Samenwerkingen met bedrijven
Universität Bayreuth wil in samenwerking met de industrie en het MKB met innovatieve ideeën de verdere ontwikkeling van industrieel 3D-printen stimuleren. Bedrijven die worden geconfronteerd met problemen die ze momenteel niet kunnen oplossen, kunnen met de onderzoekers opnemen. Zij plannen momenteel nieuwe onderzoeksprojecten naar 3D-printen, en materiaalextrusie zal hierin een belangrijke rol blijven spelen.
Samen met het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) werd de gebruikershandleiding 'Qualitätssicherung für das additive Fertigungsverfahren Materialextrusion in der Serienfertigung' ontwikkeld. Om met concrete voorbeelden aan te tonen hoe hoge eisen aan de kwaliteit van componenten kunnen worden gerealiseerd, hebben beide instituten een nieuw type machine ontwikkeld voor materiaalextrusie. Eind juli 2020 is deze in het onderzoeks- en applicatiecentrum voor 3D-printen van de universiteit in gebruik genomen.