Markt- und Trendanalyse Laserstrahlschmelzen 2010

Nicht nur die vielfältigen funktionsbezogenen Anforderungen von Produkten und Bauteilen, sondern vor allem die heutigen Marktbedürfnisse stellen große Herausforderungen für aktuelle Fertigungstechnologien dar. Hierbei bildet die kontinuierlich steigende Variantenvielfalt bei gleichzeitiger Senkung der Stückzahlen je Variante die differenzierten Kundenwünsche ab. Diese Entwicklungen begünstigen die Perspektiven des Laserstrahlschmelzens im Allgemeinen sowie seiner speziellen Anwendungsgebiete Rapid Prototyping, Rapid Tooling und Rapid Manufac-turing. In den Branchen der Medizintechnik und der Gummi- und Kunststoffverarbeitung ist bereits seit einiger Zeit eine dynamische Entwicklung erkennbar. Besonders in der Medizintechnik wird der immer breitere Einsatz des Laserstrahlschmelzens durch die hohe Innovationsfähigkeit des Verfahrens und ein verbesserstes Qualitäts-management vorangetrieben. Aufgrund der zunehmenden Forderungen nach individualisierten und individuellen Produkten werden bereits heute patientenangepasste Implantate mit dem Laserstrahlschmelzverfahren gefertigt. Erwarten die Marktteilnehmer eine weiterhin steigende Nachfrage nach solchen Produkten? Wie muss das Verfah-ren verbessert werden, um seine Prozessstabilität zu erhöhen? Wo liegen die zukünftigen Herausforderungen in der Strahlschmelztechnologie? Um diese und weitere Fragen zu klären hat das Fraunhofer Institut für Produkti-onsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) eine Markt- und Trendanalyse für das Laserstrahlschmelzen durchge-führt.

Mechanische Eigenschaften und Bruchverhalten maskengesinterter Kunststoffbauteile

Das selektive Maskensintern von Kunststoffen ermöglicht die flächige Belichtung des Bauraums, wodurch sich konstante, von der zu belichtenden Geometrie/Fläche unabhängige Zykluszeiten pro Schicht ergeben. Durch den Einsatz eines, über dem Bauraum platzierten, Infrarotstrahlerfeldes wird eine Modifikation des verarbeiteten Polyamid 12-Pulvers mit einem Absorber, hier Flammruß, notwendig. Bisher konnte gezeigt werden, dass Prototypen sowie wärmeleitfähige Kunststoffbauteile hergestellt werden können. Im Rahmen dieses Beitrags sollen die mechanischen Eigenschaften von SMS-Bauteilen betrachtet werden. Die Beeinflussung der mechanischen Kennwerte, durch variierende Materialeigenschaften sowie unterschiedliche Prozessparameter, werden ebenso wie die Richtungs-, Temperatur- und Belastungsartabhängigkeit, bei konstanten Material- und Prozessparametern, untersucht. Zur Charakterisierung des Bauteilversagens wurden Methoden wie die Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie eingesetzt und Bruchmechanismen abgeleitet.

Die Flüsterkette – Geräuschreduzierung an Fördersystemen

Um die in einem Kunststoffkettenfördersystem auftretenden Geräusche zu reduzieren, wurde ein spezielles Bauteil der Kette im Zweikomponenten-Spritzguss aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) und kettentypischen Kunststoffen gefertigt. Im Rahmen der Entwicklung wurden u. a. Voruntersuchungen zur Haftung zwischen den Werkstoffen durchgeführt. Die neu geschaffene Kette bewirkt eine Verringerung des Schalldruckpegels um 3 4 dB[A] gegenüber herkömmlichen Kunststoffketten im Fördersystem. Das ermöglicht eine Steigerung der Fördergeschwindigkeit um bis zu 30% ohne zusätzliche Lärmbelastung.

Intelligente Hochleistungsförderkette aus Kunststoff

Im folgenden Beitrag wird die Entwicklung einer metallverstärkten Kunststoffgleitkette mit integrierter Sensorik skizziert. Der Focus der Arbeit liegt unter anderem auf Untersuchungen zum Werkstoffverbundverhalten zwischen Metall und Kunststoff, der Adaptierung von Mikroelektronik in einzelne Kettenglieder, einer großserientauglichen Fertigungstechnologie für hybride Leichtbaukomponenten, sowie die Erarbeitung von Gestaltungsgrundsätzen und Logistikkonzepten für die Produktion von Leichtbaukomponenten mittels fusionierter Prozesse.

Surface quality of profile extrusion dies manufactured by Selective Laser Melting

The design of plastics profile extrusion dies becomes increasingly more complex so that conventional manufacture processes reach their limit in the die manufacture. A feasible manufacture of arbitrarily designed dies is only possible by additive manufacturing. An especially promising process is hereby the Selective Laser Melting with which metal parts with series identical mechanical properties can be produced without the need for part specific tooling or downstream sintering processes. Disadvantegeous is, however, the relatively rough surface of additively manufactured parts. Against this background, the manufacturing of an profile extrusion die by Selective Laser Melting and the plastics profile surface quality, that can be achieved with such dies, is investigated. For this purpose, profiles are extruded both with an additively manufactured die and a conventionally milled sample of the same die geometry. In case of the additively manufactured die a concept for the surface finishing of the flow channel is required, which can be applied to arbitrarily shaped geometries. Therefore, two different reworking processes are applied only to the die land of the flow channel. The comparison of the surface roughnesses shows that the additively manufactured die with a polished die land delivers the same surface quality as the conventional die.

Führungsbauteile aus faserverstärkten Kunststoffen in intralogistischen

In vielen Anwendungen der Intralogistik lassen sich Führungssysteme mit Stützrollen finden, die hohen Belastungen ausgesetzt sind. Hierbei werden oftmals Profilträger aus Stahlwerkstoffen als führende Bauteile eingesetzt. Deren Bewegung erfordert aufgrund der hohen Eigenmassen einen erheblichen Energiebedarf. Im vorliegenden Artikel wird die Entwicklung von derartigen Komponenten aus faserverstärkten Kunststoffen beschrieben. Der Fokus liegt auf der Eintragung hoher Kontaktkräfte in das Bauteil. Es werden die notwendigen Anforderungen dargestellt sowie die Entwicklung eines speziellen Rollenprüfstandes erläutert. Zudem beinhaltet der Artikel die systematische Entwicklung neuer Funktionselemente und die Herleitung einer Methodik zur Untersuchung der Belastbarkeit des faserverstärkten Kunststoffes beim Einwirken einer Rolle als Teilergebnisse des Forschungsvorhabens.