Oberflächen beim 3D-Druck Additiv gefertigte Teile geschickt nachbehandeln - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

Oberflächen beim 3D-Druck

Additiv gefertigte Teile geschickt nachbehandeln

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Komplexe AM-gefertigte Bauteile trocknen nach ihrer Metallisierung (Bild: © Fraunhofer IAP)
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Additive Manufacturing hat viele Vorteile – die Produkte weisen jedoch eine hohe Oberflächenrauigkeit und Porosität auf. Deren Nachbehandlung ist zeitaufwendig. Technische Beschichtungen eröffnen hier neue Möglichkeiten, besonders in der industriellen Produktion.

Der Begriff Additive Manufacturing (AM) steht für eine Reihe verschiedener Technologien additiver Fertigung, bei der anhand eines 3D-Modells ein Objekt Schicht für Schicht aufgebaut wird. 3D-Druck ist oft die bekannteste dieser Technologien. Daneben spielen im AM-Markt auch selektives Lasersintern (SLS), Stereolithographie (SLA) oder Material Jetting (MJ) eine wichtige Rolle.

Produktion „auf Knopfdruck“

Ursprünglich kommt AM aus dem Bereich des Rapid Prototyping, weil damit Anpassungen an Teilen schnell und flexibel möglich sind. Mittlerweile hat sich AM auch in der industriellen Produktion etabliert und ist eine der wichtigen Zukunftstechnologien mit nachhaltigem Einfluss auf den Fertigungsmarkt und darüber hinaus. Die Industrie kann von der Produktion „auf Knopfdruck“ profitieren, die darüber hinaus flexibel anpassbar und in kleinen Stückzahlen möglich ist. Vielfach stellen die Oberflächenrauigkeit der Bauteile und die Porosität der Oberfläche allerdings eine Herausforderung dar.

Glatte und versiegelte Oberflächen

Um dieser Herausforderung zu begegnen, haben Forscher der belgischen NPO Sirris und des Fraunhofer Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP in einem gemeinsamen Projekt Technische Beschichtungen im Additive Manufacturing erforscht – und konnten mithilfe dieser Beschichtungen die Oberflächeneigenschaften AM-gefertigter Bauteile signifikant verbessern.

Als die effektivste Methode der Oberflächenoptimierung erwies sich die Kombination von Lackieren und Polieren. Zusätzlich können die Bauteile durch die Verwendung spezieller Lacke oder anderer Oberflächenbehandlungen funktionalisiert werden. Im Projekt metallisierten die Wissenschaftler das Bauteil, um die Funktionalisierung zu verdeutlichen. Andere Funktionalisierungen sind beispielsweise erhöhte Kratzfestigkeit oder antibakterielle Eigenschaften.

An jeder Stelle die gewünschte Qualität

„Es ist wichtig“, sagt Dr. Andreas Holländer, Experte für Oberflächentechnologien am Fraunhofer IAP, „dass die Oberfläche eines Bauteils an jeder Stelle genau die Qualität aufweist, die sie haben soll.“ Gerade bei komplex aufgebauten Teilen werde es häufig schwierig, jeden Bereich der Oberfläche zu erreichen. „Wir konnten zeigen, dass wir mit der entsprechenden Oberflächenbehandlung das ganze Bauteil vollständig funktionalisieren können.“ Die Anwendung etablierter Technologien der Technischen Beschichtung eröffne neue Möglichkeiten für den AM-Markt. In Zukunft soll die entsprechende Oberflächenbehandlung in den AM-Fertigungsprozess integriert werden.

Die Kombination von AM mit etablierten Technologien verspricht also eine bessere Wertschöpfung und mehr Anwendungspotential als AM allein.

www.polymer-surface.com

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