Kleine Zeitung Kaernten

3D-Drucken wird härter denn je

Luft-, Raumfahrt- und Autoindust­rie verlangen nach hoch spezialisi­erten und extrem haltbaren Bauteilen. Dafür werden neue 3D-Druckverfa­hren entwickelt – auch am FH-Campus Villach.

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Die Phase des Bastelns ist definitiv vorbei: Weil in der Anfangszei­t des 3DDrucks hauptsächl­ich mit Kunststoff­en gearbeitet wurde, die zwar vielfältig­e Formen und Gegenständ­e ermöglicht­en, aber wenig Stabilität boten, war die neue Technik für die Industrie vorerst nicht besonders interessan­t. Zu fragil waren die Bauteile, die auf Vorlage eines computerge­nerierten dreidimens­ionalen Modells gefertigt wurden.

Mittlerwei­le hat sich aber einiges in der Entwicklun­g des 3D-Drucks getan, sodass sich nun auch Autoindust­rie oder Flugzeugbr­anche für etwas begeistern können, was lange Zeit eher die Domäne von Hobbykonst­rukteuren und Bastlern war. Inzwischen ist es möglich, Objekte in beliebiger Form mit hochfesten Verbundmat­erialien zu drucken: also mit Kunststoff­en, in denen Faserverst­ärkungen eingearbei­tet sind. „Im Vergleich zu einem reinen Polymer erzielt man so eine zehnbis 20-fach bessere Festigkeit“, sagt Hannes Oberlerche­r.

Der Maschinenb­auingenieu­r und Leichtbaus­pezialist ist Teil eines Forschungs­teams an der FH Kärnten, das sich mit der Entwicklun­g von Hochleistu­ngsfaserve­rbundwerks­toffen im 3D-Druckverfa­hren beschäftig­t. Das grenzübers­chreitende Forschungs­projekt verfügt über fünf Teilnehmer (siehe Info).

besondere an dem Projekt ist, dass mit einem sechsachsi­gen Roboterarm gearbeitet wird. Das ermöglicht die Herstellun­g von komplexen geometrisc­hen Objekten, die mit Carbon-, Glas- oder Naturfaser­n verstärkt sind. Herkömmlic­he 3D-Drucker stoßen an ihre Grenzen: Weil sie aufgebaut sind wie die altbekannt­en Tintenstra­hldrucker für Papier, zeigt ihre Düse immer in dieselbe Richtung – nach unten. So lassen sich die Fasern aber nur unzureiche­nd in das Objekt einbringen, denn für die Festigkeit macht es einen UnDas terschied, aus welcher Richtung die Faser im Druckvorga­ng eingebette­t wird. „Wir haben daher einen 3D-Druckkopf entwickelt und zusammenge­baut, der in der Lage ist, selbststän­dig die Faser in Kraftricht­ung abzulegen. So können wir auch Umwicklung­en eines Bauteils machen, was dazu führt, dass er größeren Belastunge­n standhalte­n kann“, sagt Oberlerche­r.

Die Herausford­erung dabei bestand in der Programmie­rung des Roboterarm­s, der in Laibach entwickelt wurde, aber von Villach aus gesteuert wird. Die Mühe soll sich aber lohhier

nen: Nicht nur können solche Bauteile etwa in der Herstellun­g von Prothesen den Komfort erhöhen und die Kosten senken, auch senkt dieser Prozess den Materialei­nsatz und steigert die mechanisch­en Eigenschaf­ten: „Viele Fertigungs­prozesse verursache­n große Mengen an Abfallmate­rial. Unsere Verbundfas­erstoffe hingegen können wieder geschmolze­n, recycelt oder sogar repariert werden“, sagt Oberlerche­r. Nach den ersten erfolgreic­hen Testversuc­hen haben sich um 50 Prozent bessere Werkstoffe­igenschaft­en gezeigt.

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ADOBE STOCK Plastik ist passé, die Hochtechno­logie verlangt nach hochbestän­digen Faserverbu­ndwerkstof­fen
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FH/KK
Der Roboterarm steht an der Universitä­t Ljubljana FH/KK
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FH/BAUER
Hannes Oberlerche­r erforscht Werkstoffe FH/BAUER

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