3D-Siebdruck: Effiziente Serienfertigung von Bauteilen mit hoher Designfreiheit

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3D-Siebdruck: Effiziente Serienfertigung von Bauteilen mit hoher Designfreiheit

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Komplexe Präzisionsbauteile reproduzierbar dreidimensional siebdrucken

Generative Fertigungsverfahren sind als Schlüsseltechnologien der Zukunft in aller Munde. Mit dem von Bauer Technologies entwickelten 3D-Siebdruck-Verfahren lassen sich bereits heute komplexe dreidimensionale Bauteile und funktionsintegrierte Komponenten reproduzierbar und kostengünstig aus metallischen und keramischen Materialien sowie Kunststoffen herstellen. Das großserientaugliche Verfahren ermöglicht dabei auch die Fertigung von Geometrien, die mit herkömmlichen Verfahren nicht oder nur sehr kostenaufwändig realisiert werden können.

Generative Fertigungsverfahren, ursprünglich für die werkzeuglose Herstellung von Prototypen direkt aus CAD-Daten entwickelt, erobern sich in der Herstellung von Bauteilen und Kleinserien immer mehr Anwendungen. Ein Verfahren, das dabei mit handfesten Vorteilen aufwarten kann, ist die von der Bauer Technologies GmbH entwickelte 3D-Siebdruck-Technologie.

In der um die dritte Dimension erweiterten Variante des klassischen Siebdrucks entstehen durch den Druck beliebig vieler Schichten übereinander komplexe dreidimensionale Bauteile in einer Geschwindigkeit von zwei bis über 100 µm pro gedruckter Lage. Dabei wird im Gegensatz zu anderen generativen Fertigungsverfahren (Additive Manufacturing) einerseits nur dort Material aufgebracht, wo Strukturen gebildet werden sollen. Andererseits sind bei der patentierten 3D-Siebdrucktechnologie weder Stützkonstruktionen noch ein Pulverbett erforderlich. Die Pulvermischung haftet ohne weitere Hilfsmittel zuverlässig an der zuvor gedruckten Schicht. Dies trägt zu einer besonders effizienten und ressourcenschonenden Produktion bei und reduziert den Aufwand für eine Nachbearbeitung.

Designfreiheit

In der dreidimensionalen Siebdruck-Technik sind alle Materialien verarbeitbar, die sich in Pulverform bringen und mit einem temporären Additiv ausstatten lassen. Dazu zählen Metalle, Sintermetalle, keramische Materialien, Kunststoffe und organische Werkstoffe.

Durch den Wechsel des Drucksiebs können frei definierbare Kanäle und Poren ab einer Größe von 20 µm sowie Verbindungen, geschlossene Hohlräume und Hinterschneidungen in die Struktur integriert werden. Ein in die Druckmaschine integriertes Kontrollsystem gewährleistet dabei automatisch die Paßgenauigkeit der einzelnen Lagen.

Darüber hinaus können unterschiedliche Materialen schichtweise kombiniert werden. Auf diese Weise lassen sich bestimmte Bereiche eines Bauteils mit definierten Eigenschaften wie beispielsweise elektrische Eigenschaften, Elastizität, Temperaturbeständigkeit, Permeabilität und Festigkeit ausstatten. Die Ausbildung von Heiz- und Kühlzonen ist ebenfalls umsetzbar. Dies ermöglicht die reproduzierbare Herstellung komplexer Bauteile und fertigungsintegrierter Komponenten, die mit konventionellen Fertigungsverfahren nicht oder nur mit extrem großem Aufwand und kostenintensiv zu realisieren sind. Gleichzeitig zeichnen sich die in der 3D-Siebdrucktechnik hergestellten Bauteile durch eine sehr gute Oberflächenqualität aus.

Großserientaugliche Anlagentechnik für vielfältige Anwendungen

Im Vergleich zu anderen im Additive Manufacturing eingesetzten Verfahren ist die erprobte dreidimensionale Siebdrucktechnik der Bauer Technologies für die Herstellung hoher Stückzahlen einsetzbar. Die 3D-Druckmaschinentechnologie des in Hillscheid bei Koblenz ansässigen Unternehmens ermöglicht Arbeitsflächen von 20 Quadratmetern und mehr. Damit lassen sich jährlich mehrere 100’000 Bauteile mit Abmessungen von wenigen Quadratmillimetern bis zu 2’500 Quadrat-Zentimetern und Höhen bis zu 20 Zentimetern herstellen.

Einsatzgebiete der innovativen 3D-Siebdrucktechnik sind beispielsweise die wirtschaftliche Fertigung von Bipolarplatten für Brennstoffzellen, von Solarabsorbern für Solarturmkraftwerke oder von Mikrowärmetauschern, unter anderem zur Gewährleistung optimaler Betriebsbedingungen beim Einsatz von LEDs und Laserdioden. Weitere Anwendungen finden sich als Filtersysteme in der Verfahrenstechnik und Pharmazie. In der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie dem Maschinenbau ermöglicht der 3D-Siebdruck die Fertigung hochpräziser Leichtbauteile und in der Medizintechnik lassen sich damit beispielsweise biokompatible Implantate herstellen. www.bauer-technologies.eu

Bild: In der 3D-Siebdrucktechnologie lassen sich alle Materialien verarbeiten, die in Pulverform gebracht und mit einem temporären Additiv ausgestattet werden können, beispielsweise Kupfer (links), Siliciumcarbid (Mitte oben), Edelstahl (Mitte unten), Aluminium (rechts). Foto: Bauer Technologies

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