SEAM kan påskynda additiv tillverkning av plastkomponenter åtta gånger jämfört med konventionella processer. Processen uppnår denna ultrasnabba produktionshastighet genom att kombinera 3D-utskrift med rörelsesystemet hos en verktygsmaskin. Kredit:Fraunhofer IWU
Additiv tillverkning av stora volymer plastkomponenter är ett tidskrävande uppdrag. Forskare vid Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU har nu utvecklat Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM), ett system och en process som är åtta gånger snabbare än konventionell 3D-utskrift. Besökare kommer att kunna se den ultrasnabba 3D-skrivaren i aktion på Fraunhofer Booth C22 i Hall 2 under Hannover Messe från 1 till 5 april, 2019.
Tredimensionella skrivare som bygger små souvenirer lager för lager av smält plast används ofta på mässor. Det kan ta upp till en timme att producera en souvenir i fickstorlek. Denna process är alldeles för långsam för massproduktion av komponenter, som krävs av fordonsindustrin, till exempel. Ett system från Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU i Chemnitz tar nu 3D-utskrift till en ny nivå:Systemets höghastighetsteknik tar bara 18 minuter att producera en plastkomponent som är 30 centimeter hög. Ett team av forskare vid Fraunhofer IWU har utvecklat denna teknik för additiv tillverkning av fjädrande plastkomponenter i stora volymer. Verktygstillverkare såväl som fordons- och flygindustrin drar nytta av den innovativa 3D-skrivaren som uppnår åtta gånger så hög processhastighet. Den här skrivaren använder SEAM – en förkortning för Screw Extrusion Additive Manufacturing – som utvecklats vid Chemnitz Institute.
Hur uppnår SEAM dessa höga processhastigheter? "Genom att kombinera verktygsmaskinteknik med 3D-utskrift, " säger Dr Martin Kausch, en vetenskapsman vid Fraunhofer IWU. För att bearbeta plasten, forskarna använder en specialdesignad enhet som smälter råvaran och matar ut den med hög uteffekt. Denna enhet är installerad ovanför en byggplattform som kan svängas i sex axlar med hjälp av rörelsesystemet i en verktygsmaskin. "Än så länge, denna kombination är unik, " säger Dr Kausch. Den varma plasten deponeras i lager på byggplattformen. Maskinens rörelsesystem ser till att byggpanelen glider med under munstycket på ett sådant sätt att den tidigare programmerade komponentformen produceras. Bordet kan flyttas med en hastighet av en meter per sekund i X-, Y- och Z-axlar och kan även lutas upp till 45 grader. "Detta gör att vi kan skriva ut åtta gånger snabbare än konventionella processer, minskar produktionstiderna för plastkomponenter enormt."
Denna experimentella komponent är en hybrid av CFRP-plåt och 3D-printade strukturer – SEAM gör det möjligt att skriva ut på formsprutade komponenter eller plåt för första gången. Kredit:Fraunhofer-Gesellschaft
3D-skrivaren bearbetar kostnadseffektivt grundmaterial
Varje timme, upp till sju kilo plast pressas genom det varma munstycket med en diameter på en millimeter. Jämförbara 3D-utskriftsprocesser, såsom Fused Deposition Modeling (FDM) eller Fused Filament Modeling (FLM), uppnå vanligtvis endast 50 gram plast per timme. En unik egenskap är att istället för dyra FLM-filament, SEAM processer fritt flytande, kostnadseffektivt standard plastgranulat till fjädrande, fiberförstärkta komponenter som är flera meter stora. Denna metod gör att materialkostnaderna kan reduceras med en faktor tvåhundra.
SEAM tillåter forskare att implementera komplexa geometrier utan stödjande strukturer. Höjdpunkten är att det nya systemet till och med gör det möjligt att skriva ut på befintliga formsprutade komponenter. "Eftersom vår byggplattform kan vridas, vi kan skriva ut på krökta strukturer med en separat rörlig Z-axel, " säger Kausch. "I tester, vi kunde bearbeta en mängd olika plaster. De sträckte sig från termoplastiska elaster till högpresterande plaster med 50 procents innehåll av kolfiber. Dessa plaster är material som är särskilt relevanta för industrin och som inte kan bearbetas med traditionella 3-D-skrivare."
