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Arburg Neue Materialien und Anwendungen des Freeformers auf der Formnext 2016

| Redakteur: Peter Reinhardt

Auf der bevorstehenden Formnext präsentiert Arburg Potenziale und Weiterentwicklungen seines Freeformers und des Arburg Kunststoff-Freiformens (AKF). Aus qualifizierten Standardgranulaten entstehen live auf der Messe additiv gefertigte Funktionsbauteile. Verarbeitet werden der Hochtemperatur-Kunststoff PEI, das medizinische Polylactid PLA und ein Bio-Polyamid.

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Arburg stellt den Freeformer für die industrielle additive Fertigung samt Steuerung am Stammsitz in Loßburg im Nordschwarzwald her.
Arburg stellt den Freeformer für die industrielle additive Fertigung samt Steuerung am Stammsitz in Loßburg im Nordschwarzwald her.
(Bild: Arburg)

Anhand von drei Exponaten demonstriert Arburg vom 15. bis 18. November 2016 auf der noch jungen Messe in Frankfurt das breite Einsatzspektrum des Freeformers und des Arburg Kunststoff-Freiformens (AKF) in der industriellen additiven Fertigung. Das System arbeitet auf Basis von kostengünstigen, qualifizierten Standardgranulaten und wird kontinuierlich praxisgerecht weiterentwickelt. Die Schwerpunkte liegen auf der Qualifizierung weiterer Materialien und auf prozesssicherem Dauerbetrieb.

Funktionsbauteile aus ein oder zwei Komponenten

Standardmäßig ist der Freeformer mit zwei Austragseinheiten bestückt. Somit kann er eine zusätzliche Komponente verarbeiten, um zum Beispiel ein Bauteil in verschiedenen Farben, mit spezieller Haptik oder als Hart-Weich-Verbindung zu erzeugen. Alternativ lassen sich Strukturen aus einem wasserlöslichen Stützmaterial aufbauen, um komplexe Bauteilgeometrien zu realisieren. Nach Entfernen der Stützstrukturen in warmem Wasser können die Bauteile als Designmuster sowie für Funktions- und Montagetests genutzt werden.

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In Kombination mit dem Spritzgießen und Industrie-4.0-Technologien eignet sich der zukunftsweisende Freeformer darüber hinaus für die kundenspezifische Individualisierung von Großserienteilen. Der Bauraum bietet Platz für Teile bis 154 x 134 x 230 mm.

Verarbeitung von Hochtemperatur-Kunststoffen

Ein großer Vorteil des Arburg Kunststoff-Freiformens (AKF) ist die Möglichkeit, qualifizierte Standardgranulate verarbeiten zu können, wie sie auch für das Spritzgießen eingesetzt werden. Dafür wird der Originalwerkstoff zunächst in einem Plastifizierzylinder aufgeschmolzen und auf einen über drei Achsen beweglichen Bauteilträger aufgetragen. So entsteht Schicht für Schicht das gewünschte dreidimensionale Bauteil.

Mit dem Polyetherimid (PEI) Ultem 9085 verarbeitet der Freeformer erstmals einen Hochtemperatur-Kunststoff. Bemerkenswert ist bei dieser Anwendung auch die Schichthöhe von nur rund 0,14 mm und damit verbunden die Bauteilqualität. So entstehen bei Arburg beispielsweise je 0,09 Gramm wiegende Abstandshalter in einer Kleinserie von 70 Stück, um in den eigenen Allrounder-Spritzgießmaschinen verbaut zu werden. Die Bauzeit beträgt insgesamt rund drei Stunden. Die PEI-Teile bieten gute mechanische Eigenschaften und eignen sich für hohe Dauergebrauchstemperaturen. Sie verfügen über eine sehr hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit sowie elektrische Durchschlagsfestigkeit und sind beständig gegen UV- und Gammastrahlen.

Implantat aus resorbierbarem Kunststoff

Hinsichtlich Branchen und Einsatzbereichen sind dem Freeformer prinzipiell kaum Grenzen gesetzt. In der Medizintechnik kann er zum Beispiel für die additive Fertigung von individuell angepassten Implantaten und Orthesen sowie für Modelle zur Operationsvorbereitung eingesetzt werden. Dass sich auf dem Freeformer zudem prinzipiell die gleichen Materialien verarbeiten lassen wie auf einer Allrounder-Spritzgießmaschine, zeigt Arburg am Beispiel eines medizinischen Polylactids. Das PLA-Material wird langsam im Körper abgebaut und eignet sich daher besonders für Implantate. Auf der Formnext produziert ein Freeformer aus einem PLA-Granulat exemplarisch additiv ein individuell angepasstes Implantat für Gesichts- und Schädelknochen.

Teilefertigung und Montage in nur einem Arbeitsgang

Die Wirtschaftlichkeit steigert auch die Möglichkeit der Funktionsintegration durch die Kombination von Teilefertigung und Montage in nur einem Arbeitsgang. Komplette Bauteilgruppen können so im bereits montierten Zustand additiv gefertigt werden. Dies demonstriert das dritte Exponat am Beispiel eines belastbaren Funktionsbauteils aus dem chemisch widerstandsfähigen Bio-Polyamid Grilamid BTR 600. Der Biokunststoff ist zu 58 Prozent aus erneuerbaren Ressourcen hergestellt. Innerhalb nur eines Tages entsteht mit Hilfe von Stützstrukturen eine frei bewegliche Seilrolle mit Gehäuse und Befestigungshaken. Die Stützstrukturen werden anschließend im warmen Wasserbad aufgelöst.

Ein weiterer potenzieller Einsatzbereich des Freeformers ist, Montagevorrichtungen, Greifer für Automation und andere Betriebsmittel schnell, flexibel und kostengünstig zu produzieren. Bezüglich des Themas Gewichtsreduktion und Leichtbau können beispielsweise bionisch optimierte Bauteile konstruiert und hergestellt werden, ohne fertigungstechnische Zwänge, wie sie beim Spritzgießen gegeben sind, berücksichtigen zu müssen.

Mehr Artikel zu additiven Verfahren finden Sie in unserem Themenkanal Fertigung.

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