Oberflächentechnologie

Forschungsschwerpunkt

Materialien für additive Fertigungsverfahren

Additive Fertigungsverfahren wie der 3D-Druck eignen sich gut für das Prototyping, gewinnen aber auch in der Serienfertigung zunehmend an Bedeutung. Wir entwickeln neuartige, polymere Materialien für die additive Fertigung. Unsere Schwerpunkte liegen dabei auf UV-härtenden und thermoplastischen Verfahren sowie auf der Verwendung von Holz und weiteren biobasierten Rohstoffen. Außerdem entwickeln wir neuartige additive Fertigungsverfahren, die den Anwendungsbereich von nachwachsenden Rohstoffen erweitern. Unser Angebot richtet sich an Materialentwickler, Hersteller von 3D-Druckern sowie Anwender in den Bereichen Bau, Automobil, Transport und Elektronik.

Schrankartiges, schwarzes Gerät mit geöffneter Tür. Innen befindet sich unten ein flacher, transparenter Behälter mit einer bräunlich-milchigen Flüssigkeit. Mit etwas Abstand hängt darüber ein silberfarbener Kasten, die sogenannte Plattform.
© Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau
Biobasiertes Polymerharz in einem Stereolithografie-3D-Drucker.

UV-härtende Verfahren (SLA, DLP und MJM)

Im Bereich der UV-härtenden Verfahren entwickeln wir neue Polymerharze mit biobasierten Bausteinen, die sich auf petrochemischem Wege nicht herstellen lassen. Wir erweitern damit die Materialvielfalt und die Möglichkeiten für die additive Fertigung von nachhaltigen Bauteilen. Überdies nutzen wir gezielt vorteilhafte Eigenschaften der Bio-Polymere. Mit ihnen lassen sich UV-härtende Druckmaterialien realisieren, die verbesserte Eigenschaften gegenüber den herkömmlichen Materialien aufweisen. Sie können für UV-härtende Verfahren wie Stereolithografie (SLA), Digital Light Processing (DLP) und Multijet-Modelling (MJM) eingesetzt werden.

Schmelzschichten (3D-Druck / FFF)

Für das 3D-Druckverfahren »Fused Filament Fabrication (FFF)« entwickeln wir Bio-Compounds zur Herstellung von Filamenten. Hierfür synthetisieren und charakterisieren wir thermoplastische Biokunststoffe (u. a. auf Basis von Zucker, Stärke, Pflanzenöl) und kombinieren sie mit Lignocellulosen. Je nach Anwendungszweck fügen wir biobasierte Additive hinzu, um gewünschte Funktionalitäten wie Flammschutz oder Wärmeformbeständigkeit zu erzielen. Wir kontrollieren und optimieren die Verarbeitungseigenschaften für die Filamentextrusion und das Schmelzschichten (»3D-Drucken«). 

 

Neuartige Verfahren

Additive Fertigung bietet diverse Vorteile. Doch fehlt für bestimmte Anwendungen noch das geeignete Verfahren. Wir entwickeln neue Verfahren wie »Individual Layer Fabrication (ILF)«, mit dem sich Holzbauelemente material- und zeitsparend »drucken« lassen.  

 

Pilotherstellung

Wir verarbeiten alle neu entwickelten Materialien für die additive Fertigung in unserem Technikum zu Materialmustern und prüfen sie auf die gewünschten Eigenschaften. Gemeinsam mit unseren Kunden erarbeiten wir technische und ökologische Vorteile gegenüber konventionellen Ausgangsstoffen.