Granulat-basierter 3D-Druck erobert den Fassadenbau
Im neuen SEAM-Research-Center wollen die Forschenden das Potenzial des Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM) noch besser ausschöpfen. Herzstück des Centers ist Epic3D, ein neuentwickelter Portaldrucker, der die Fertigung von Kunststoff-Bauteilen im XXL-Format ermöglicht. Der kontinuierliche Ablageprozess und versteifende Strukturen garantieren belastbare Bauteile; damit steht dem Einsatz der Technologie für die Herstellung von individuell gestalteten Fassadenelementen und weiterer, witterungsbeständiger Produkte nichts mehr im Wege.
Der neue Portaldrucker Epic3D erlaubt die additive Herstellung besonders großer Bauteile.
Foto: Fraunhofer IWU
Wenn ein ausgefalleneres Design gewünscht ist, Fassadenelemente mit unterschiedlichen Strukturen gefertigt oder Sonderformen wie ein Firmenlogo integriert werden sollen, kann der 3D-Druck seine Vorteile voll ausspielen. Grenzen für eine additive Herstellung setzten bisher eher die Maße der Bauplattform – oder langsame und teure Verfahren, die auf Filament anstelle von Granulat als Druckmaterial basieren. Gemeinsam mit dem Metall- und Fensterbauer Wirth & Co. arbeitet das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU an großformatigen Bauteilen für den Bausektor, insbesondere an individuell gestaltbaren Fassaden. Auch Zäune oder Tore könnten im SEAM-Verfahren künftig qualitativ hochwertig, wirtschaftlich und in kurzen Fertigungszeiten hergestellt werden. Die Partner betonen, dass die eingesetzten Kunststoffe alle Anforderungen an den Brandschutz sowie die UV- und Witterungsbeständigkeit erfüllen werden.
Bezahlbare Individualität
Der SEAM-Druckprozess erfolgt, indem über eine modifizierte Extrusionsschnecke Kunststoffgranulat eingezogen und plastifiziert wird. Die entstehende Kunststoffschmelze wird anschließend schichtweise auf der Bauplattform abgelegt. Dieses werkzeuglose Herstellverfahren macht individuelles Design bezahlbar: Anders als bei einer Faserlaminierung oder bei Umformverfahren kann auf die aufwendige Herstellung eines Negativs verzichtet werden; auch Beschichtungsschritte für die Oberflächen sind entbehrlich, wenn durchgefärbtes Material verwendet wird. Hohe Druckgeschwindigkeiten wirken ebenfalls kostendämpfend. Dr. Martin Kausch, Leiter der Abteilung Nachhaltige Faser-Kunststoff-Verbunde am Fraunhofer IWU, betont: »Wir machen anspruchsvolles Design bezahlbar. Die ganz persönliche Note in der Fassadengestaltung lässt sich natürlich auch in der Manufaktur umsetzen. Aber nur mit Herstellprozessen wie SEAM ist sie erschwinglich.« Florian Stöckel, Geschäftsführer von Wirth & Co., ergänzt: »Mit dem 3D-Druck im SEAM-Verfahren entstehen völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten im Fassadenbau. Gemeinsam mit dem Fraunhofer IWU arbeiten wir daran, Gestaltung, Materialien und den 3D-Druckprozess für Anwendungen im Bauwesen zu optimieren. Mit der Investition in die Epic3D-Portalanlage steigen wir in die additive Fertigung von Elementen für das Bauwesen ein.«
Beispiel für ein Fassadenelement, das mit der Epic3D hergestellt wurde.
Foto: Fraunhofer IWU
Das SEAM-Team: Epic3D, METROM P1410 und SEAMHex
Alle drei Anlagen im SEAM-Research-Center wurden zusammen mit der Firma Metrom sowie der 1A Technologies UG entwickelt und beherrschen den extrusionsbasierten 3D-Druck perfekt. Während Epic3D mit einer 2 Meter langen beziehungsweise 1,7 Meter breiten Bauplattform punktet, sind mit der METROM P1410 auch zusätzliche Bearbeitungsschritte wie Fräsen möglich. Ein großer Vorteil der SEAMHex-Anlage wiederum ist der Hexapod – eine schwenkbare 6-Achs-Parallelkinematik, die der Bauplattform eine besonders hohe Bewegungsflexibilität verleiht. Dieses Bewegungssystem zeichnet sich durch eine hohe Dynamik, geringe bewegte Massen und eine damit einhergehende hohe Positionier- und Bahngenauigkeit aus. Bauteile mittlerer Größe lassen sich mit der SEAMHex besonders schnell und präzise herstellen.
