LEAM – EXIST Forschungstransfer im Großformat 3D Druck
LEAM entwickelt eine lokale Temperaturkontrolle für den 3D Druck durch Materialextrusion. Statt die Temperatur des gesamten Bauteils abzusichern, wird immer nur die aktuell gedruckte Bahn überwacht und bei Bedarf korrigierend in die Prozessführung eingegriffen.
Laufzeit
01.09.2022 – 29.02.2024
Fördergeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz BMWK
Motivation
Ein Problem beim 3D-Druck durch Materialextrusion ist, dass beim Schichtaufbau von geschmolzenem Kunststoff Schwachstellen entstehen, an denen die Schichten nicht richtig miteinander verbunden sind. Diese Schwachstellen können dazu führen, dass das Endprodukt unter Belastung versagt, was es schwierig macht, die Qualität von gedruckten Objekten vorherzusagen. Der Prozess erfordert eine Abwägung zwischen der Notwendigkeit, dass die Schichten heiß genug sein müssen, um miteinander zu verschmelzen, aber auch kühl genug, um ihre Stabilität zu erhalten. Dieser Kompromiss führt üblicherweise zu Effizienz- und Festigkeitseinbußen. Die Prozesstemperaturen sind schwer vorherzusagen, da sie von vielen Faktoren abhängig sind, darunter die Prozessführung und die Bauteilgeometrie, aber auch die Umgebungsbedingungen und die Materialzusammensetzung haben einen Einfluss.
Vorgehen
Unter Zuhilfenahme der Maschinendaten werden an der Maschine Infrarotbilder per Edge Computing analysiert und die Schichttemperatur ermittelt. Droht das Bauteil Instabil zu werden oder ist da Material bereits zu kalt, wird die Prozessführung angepasst, um gegenzusteuern. Dazu werden zusätzliche Aktuatoren wie Lüfter bedarfsgesteuert zugeschalten. So kann die Temperatur in einem engen Prozessfenster geführt werden und die Druckzeit um bis zu 50% reduziert werden.
Danksagung
Der Lehrstuhl bedankt sich für die Förderung des Projektes „LEAM“, die vom Bundeministerium für Wirtschaft und Klimaschutz unter der Schiene „EXIST Forschungstransfer“ gewährt wurde.
