Grenzenlose Designfreiheit

Generative Fertigungsverfahren, ursprünglich für die werkzeuglose Herstellung von Prototypen direkt aus CAD-Daten entwickelt, erobern sich in der Herstellung von Bauteilen und Kleinserien immer mehr Anwendungen. Ein Verfahren, das dabei mit handfesten Vorteilen aufwarten kann, ist die von der Bauer Technologies GmbH entwickelte 3D-Siebdruck-Technologie.

In der um die dritte Dimension erweiterten Variante des klassischen Siebdrucks entstehen durch den Druck beliebig vieler Schichten übereinander komplexe dreidimensionale Bauteile in einer Geschwindigkeit von 2 bis über 100 µm pro gedruckter Lage. Dabei wird im Gegensatz zu anderen generativen Fertigungsverfahren (Additive Manufacturing) einerseits nur dort Material aufgebracht, wo Strukturen gebildet werden sollen. Andererseits sind bei der patentierten 3D-Siebdrucktechnologie weder Stützkonstruktionen noch ein Pulverbett erforderlich. Die Pulvermischung haftet ohne weitere Hilfsmittel zuverlässig an der zuvor gedruckten Schicht. Dies trägt zu einer besonders effizienten und ressourcenschonenden Produktion bei und reduziert den Aufwand für eine Nachbearbeitung. Auf diese Weise lassen sich auch Produkte für die Medizintechnik herstellen, wie beispielsweise Instrumente für die Chirurgie sowie biokompatible Implantate und Materialien für die Orthopädie und Dentalindustrie.

In der dreidimensionalen Siebdruck-Technik sind alle Materialien verarbeitbar, die sich in Pulverform bringen und mit einem temporären Additiv ausstatten lassen. Dazu zählen Metalle, Sintermetalle, keramische Materialien, Kunststoffe und organische Werkstoffe.

Durch den Wechsel des Drucksiebs können frei definierbare Kanäle und Poren ab einer Größe von 20 µm sowie Verbindungen, geschlossene Hohlräume und Hinterschneidungen in die Struktur integriert werden. Ein in die Druckmaschine integriertes Kontrollsystem gewährleistet dabei automatisch die Passgenauigkeit der einzelnen Lagen.

Darüber hinaus können unterschiedliche Materialen schichtweise kombiniert werden. Auf diese Weise lassen sich bestimmte Bereiche eines Bauteils mit definierten Eigenschaften wie beispielsweise elektrische Eigenschaften, Elastizität, Temperaturbeständigkeit, Permeabilität und Festigkeit ausstatten. Die Ausbildung von Heiz- und Kühlzonen ist ebenfalls umsetzbar. Dies ermöglicht die reproduzierbare Herstellung komplexer Bauteile und fertigungsintegrierter Komponenten, die mit konventionellen Fertigungsverfahren nicht oder nur mit extrem großem Aufwand und kostenintensiv zu realisieren sind.

Mit der erprobten dreidimensionalen Siebdrucktechnik der Bauer Technologies lassen sich auch hohe Stückzahlen herstellen. Die 3D-Druckmaschinentechnologie des in Hillscheid bei Koblenz ansässigen Unternehmens ermöglicht Arbeitsflächen von 20 m² und mehr. Damit lassen sich jährlich mehrere 100 000 Bauteile mit Abmessungen von wenigen Quadratmillimetern bis zu 2500 cm² und Höhen bis zu 20 cm herstellen.

Doris Schulz Fachjournalistin in Korntal-Münchingen