Neuerdings ist es möglich, Produkte mit individueller Formgebung hochbelastbar auszulegen, besonders wirtschaftlich herzustellen und dabei Stoffkreisläufe zu schließen. Der SEAM-Drucker liefert hochwertige Werkzeuge oder auch einen Lastenroller mit Kunststoffrahmen. Materialkosten können um das 200-Fache sinken.
Juli 2024 – Lastenroller mit elektrischem Antrieb werden künftig eine wichtige Rolle für den emissionsfreien Kurzstreckentransport spielen. Eingespartes Fahrzeuggewicht kommt dabei direkt der Nutzlast zugute. Doch die Sicherheit darf unter einer Gewichtsoptimierung nicht leiden.
Im Projekt DynaLight ersetzt eine robuste Kunststoffkonstruktion aus dem SEAM-Drucker (SEAM = Screw Extrusion Additive Manufacturing) die konventionelle Lösung. Der bisherige Rahmen des Cargo-Scooters der Chemnitzer Forschungseinrichtung ICM (Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau e.V.) bestand aus Stahl. Der neue Kunststoffrahmen spart rund 10% Gewicht und Kosten ein. Selbstverständlich ist der neue Rahmen genauso praktisch wie der alte: Lieferdienste können auf dem Gepäckträger eine Getränkekiste oder eine Thermobox transportieren, einschließlich Fahrerin oder Fahrer schafft der Roller etwa 200 Kilogramm Nutzlast.
Partner im Projekt DynaLight sind neben dem Fraunhofer IWU das ICM Chemnitz und Sauer Creations in Neukieritzsch. ICM vertreibt seinen Lastenroller inzwischen auch mit dem Kunststoffrahmen aus dem SEAM-Drucker.
SEAM-Kreislauf: Schneller, recyclingfähiger 3D-Drucker
Für die Herstellung der Rahmenkonstruktion des Rollers kam die SEAM-Technologie zum Einsatz. Der Druckprozess erfolgt, indem über eine modifizierte Extrusionsschnecke Kunststoffgranulat in den Extruder eingezogen und plastifiziert wird. Dabei kann ein Materialaustrag von bis zu 10 kg pro Stunde erreicht werden. Die entstehende Kunststoffschmelze wird anschließend schichtweise auf der Bauplattform abgelegt. Durch den kontinuierlichen Ablageprozess ist die Fertigung großvolumiger, belastbarer Bauteile möglich.
SEAM trägt außerdem zur Kreislaufwirtschaft bei, da für den Druck beispielsweise auch aus Thermoplast-Rezyklaten gewonnenes Granulat geeignet ist, Kunststoff aus dem vorigen Produkt also nicht »abgewertet« werden muss. So können aus Kunststoffflaschen nicht nur Parkbänke entstehen, sondern auch hochbelastbare Regale und tragende Rahmen für E-Roller.
SEAM in Aktion, mit schwenkbarem 6-Achs-Parallelkinematik-Hexapod. Verarbeitet werden kann auch ein rieselfähiges, preisgünstiges Standard-Kunststoffgranulat. Dadurch lassen sich im Vergleich zu klassischen Fused-Layer-Modeling (FLM)-Verfahren, bei denen teures Filament verwendet wird, die Materialkosten um bis zum 200-Fachen einsparen. | Quelle: Fraunhofer IWU Chemnitz
3D-gedruckte Werkzeuge im Materialkreislauf
Ein weiteres Beispiel für nachhaltige Produkte aus dem SEAM-Drucker sind Werkzeuge und Vorrichtungen, die sonst typischerweise aus dem Vollen, also aus großen Materialblöcken gefräst werden – mit hohem zeitlichen Aufwand und hohen Kosten und aufgrund des beträchtlichen Spanvolumens auch mit einer schlechten Ressourceneffizienz.
Im Gegensatz dazu erlaubt das Granulat-basierte additive SEAM-Verfahren, automatisiert mittels hoher Aufbauraten Werkzeuge und Formen in einer materialeffizienten Bauweise mit integrierten Funktionen endkonturnah zu fertigen, wodurch die notwendige Nachbearbeitung wie Fräsen und Beschichten auf ein Minimum reduziert werden kann. Hergestellte Werkzeuge und Formen lassen sich nach ihrem Lebenszyklus-Ende zerkleinern und als Kunststoff-Rezyklate dem Kreislauf wieder zuführen.
Beitragsbild: Leicht, robust, kostengünstig und bestens recyclebar: der 3D-gedruckte Rahmen des Cargo-Scooters (mit Projektleiter Roberto Seyfert) | Quelle: Fraunhofer IWU Chemnitz
Ansprechpartner
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU)
Prof. Welf Guntram Drossel
Geschäftsführender Institutsleiter
Tel.: +49 351 4772 2102
E-Mail: welf-guntram.drossel@iwu.fraunhofer.de
Dr. Martin Kausch
Abteilungsleiter STEX – Systeme und Technologien für textile Strukturen
Tel.: +49 371 5391 1010
E-Mail: martin.kausch@iwu.fraunhofer.de
Roberto Seyfert
Projektleiter
Tel.: +49 371 5391 1522
E-Mail: roberto.seyfert@iwu.fraunhofer.de
Downloads:
Leicht, robust, kostengünstig und bestens recyclebar: der 3D-gedruckte Rahmen des Cargo-Scooters (mit Projektleiter Roberto Seyfert) | Quelle: Fraunhofer IWU Chemnitz
SEAM in Aktion, mit schwenkbarem 6-Achs-Parallelkinematik-Hexapod. Verarbeitet werden kann auch ein rieselfähiges, preisgünstiges Standard-Kunststoffgranulat. Dadurch lassen sich im Vergleich zu klassischen Fused-Layer-Modeling (FLM)-Verfahren, bei denen teures Filament verwendet wird, die Materialkosten um bis zum 200-Fachen einsparen. | Quelle: Fraunhofer IWU Chemnitz