3D-Metall-Siebdruck
Neue Generation der additiv-generativen Fertigung auf den Weg gebracht: Am Fraunhofer IFAM in Dresden startet jetzt eine komplett neuentwickelte produktionsnahe Anlage für das ›3D Metal Printing‹ ihren Betrieb.
Der dreidimensionale Siebdruck ist eine neuartige Weiterentwicklung des klassischen industriellen Siebdrucks. Durch ein Sieb wird eine auf Metallpulvern basierende Paste schichtweise übereinander in die dritte Dimension gedruckt. Die so aufgebauten Strukturen werden anschließend durch Wärmebehandlung zu fertigen Bauteilen verfestigt.
Anwendung finden die Bauteile beispielsweise in der Medizintechnik, im Automotive-Sektor für neue elektrische Antriebskonzepte, in der Chemie- und Verfahrenstechnik, bei der Kühlerentwicklung in der Energietechnik sowie für Magnetwerkstoffe.
Im Vergleich zu anderen generativen Fertigungsverfahren ermöglicht das 3D Metal Printing eine höhere Feinheit und ist ein echtes Massenfertigungsverfahren. Der 3D-Siebdruck erlaubt eine hohe Produktivität, die der des metallischen Spritzguss MIM (Metal Injection Molding) entspricht.
Mit dem 3D-Siebdruck können jetzt aber Bauteile gefertigt werden, die mit konventionellen Verfahren bisher nicht realisierbar waren. So sind besondere Kennzeichen des Verfahrens erweiterte Baumöglichkeiten wie geschlossene Kanäle, Strukturen ab 60 µm und Werkstofffreiheit bis hin zu Werkstoffkombinationen. Dabei sind die unterschiedlichsten Systeme möglich. Neben Metallen und Legierungen auf der Basis von Stahl, Kupfer, Aluminium, Titan, Refraktärmetallen oder seltenen Erden sind ebenfalls Keramik sowie Glas druckbar.
Mit der Installation der innovativen Anlage, die gemeinsam mit dem Kooperationspartner Ekra Automatisierungssysteme, einem Mitglied der Asys Group, entwickelt wurde, bringt das Fraunhofer IFAM Dresden die neuste Generation im 3D-Metalldruck auf den Weg. Die auf den 3D-Siebdruckprozess zugeschnittene Anlage setzt in der Prozesstechnik neue Maßstäbe und enthält für den Anwender Komponenten zur späteren Kommerzialisierung. Für Qualitätssicherung und Prozessüberwachung sind daher auch Konzepte integriert, wie sie in klassischen Siebdruckfertigungslinien von Ekra/Asys für die Automotiv- und Photovoltaikindustrie bereits Standard sind.
Die neue Anlage erlaubt mit ihren zwei wechselseitig ansteuerbaren Drucktischen mit bis zu je 300 x 300 mm2 nutzbarer Fläche umfangreiche Variationsmöglichkeiten. Beispielhaft zu nennen ist die Vielfalt an frei einstellbaren Parametern kombiniert mit einer hochgenauen Siebpositionierung.
Da die Tische selbst bei einer parallelen Nutzung mit unterschiedlichen Druckeinstellungen gefahren werden können, wird die Geschwindigkeit bei der Prozess- und Bauteilentwicklung erheblich gesteigert und zusätzlich die Produktivität verdoppelt.
Weitere Features sind eine klimatisierte Prozesskammer, die Möglichkeiten zur Nutzung von sowohl wasser- als auch lösemittelbasierten Systemen sowie eine optionale Infrarot- oder UV-Härtung.
Mit dieser Anlagentechnik können weitere Anwendungsfelder erschlossen werden, wobei neben der reinen Bauteil- und Prozessentwicklung der Schwerpunkt auf weitere Produktivitätssteigerung und Qualitätssicherung gelegt wird, um mit Anwendern die industrielle Umsetzung zu begleiten und Kunden damit den Ausgangpunkt für eine eigene Siebdrucklinie zu bieten.
