Bei der Verleihung des Clusterpreis Chemie/Kunststoffe, von links nach rechts: Dr. Tobias Schulz (VCI – Landesverband Nordost), Marcus Witt und Susanne Witt (beide Metrom), Christopher John und Martin Kausch (beide Fraunhofer IWU) und Dr. Sandra Hofmann (Trinseo).

Bild: Guido Werner, GWP

Additive Fertigung von Kunststoffbauteilen Highspeed-3D-Drucker erhält Innovationspreis

04.07.2019

Der Clusterpreis Chemie/Kunststoffe des 15. IQ Innovationspreis Mitteldeutschland geht an Metrom aus Hartmannsdorf und das Fraunhofer IWU aus Chemnitz. Die beiden Partner haben die Auszeichnung für ein High-Speed-Verfahren erhalten, dass die bisherigen Grenzen der additiven Fertigung überwindet.

Die additive Fertigung von Prototypen und Kleinserien ist längst Realität in vielen Branchen, vom Werkzeug- und Maschinenbau bis zur Medizintechnik. Doch die Technologie weist auch Nachteile auf: Die Druckgeschwindigkeiten sind niedrig, die eingesetzten Filamente teuer und die notwendige Nachbearbeitung aufwendig.

Material deutlich schneller aufbringen

Neue Perspektiven für die additive Fertigung eröffnet das gemeinsam von Metrom und dem Fraunhofer IWU entwickelte SEAM-Verfahren (Screw Extrusion Additiv Manufacturing). Dabei wird Kunststoffgranulat in einer modifizierten Extrusionsschnecke aufgeschmolzen und durch eine Düse aufgebracht.

Diese Plastifiziereinheit ist in die Hauptspindel einer um fünf Achsen beweglich gelagerten Maschine eingespannt und wird über diese angetrieben. Das soll Prozessgeschwindigkeiten bis zu 900 mm/s und Beschleunigungen bis zu 10 m/s2 ermöglichen. Auf diese Weise lässt sich bis zu achtmal mehr Material pro Stunde als bisher aufbringen.

Aufgrund der hohen Eigensteifigkeit des Gehäuses und großen Freiheitsgrade durch die Fünf-Achs-Parallelkinematik lassen sich auch komplexe Geometrien wie Überhänge von bis zu 65 Grad mit hoher Genauigkeit und ohne zusätzliche Stützstrukturen fertigen. Anstelle weniger Filamente kann mit dem Verfahren eine Vielzahl an thermoplastischen Kunststoffen und Hybridmaterialien verarbeitet werden. Das kann Kosten um das bis zu 200-fache reduzieren. Eine erste Maschine wurde bereits gebaut und ausgeliefert.

Begründung der Jury

„Das prämierte SEAM-Verfahren ermöglicht eine deutlich gesteigerte Prozessgeschwindigkeit beim 3D-Druck bei gleichzeitig stark reduzierten Kosten und höheren Freiheitsgraden bei der Fertigung geometrisch komplexer Bauteile“, begründet Jörn-Heinrich Tobaben, Geschäftsführer von Metropolregion Mitteldeutschland Management, die Entscheidung der Jury. „In der Summe eröffnet die Innovation neue wirtschaftliche Perspektiven und Einsatzmöglichkeiten für die additive Fertigung in einer Vielzahl an Branchen.“

Der mit 7.500 Euro dotierte Clusterpreis wurde gemeinschaftlich von Trinseo und dem Verband der Chemischen Industrie – Landesverband Nordost gestiftet. Zusätzlich zu den Preisgeldern in Höhe von rund 70.000 Euro erhalten alle Clustersieger sowie der Gesamtsieger des IQ Innovationspreis Mitteldeutschland 2019 zudem eine einjährige Mitgliedschaft in der Europäischen Metropolregion Mitteldeutschland.

Hintergrund zum IQ Innovationspreis Mitteldeutschland

Mit dem IQ Innovationspreis Mitteldeutschland fördert die Europäische Metropolregion Mitteldeutschland neuartige, marktfähige Produkte, Verfahren und Dienstleistungen in fünf branchenspezifischen Clustern. In der Europäischen Metropolregion Mitteldeutschland engagieren sich strukturbestimmende Unternehmen, Städte und Landkreise, Kammern und Verbände sowie Hochschulen und Forschungseinrichtungen aus Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen mit dem gemeinsamen Ziel einer nachhaltigen Entwicklung und Vermarktung der Wirtschafts-, Wissenschafts- und Kulturregion Mitteldeutschland.

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