IKT: Neuartiger Filamentextruder für 3D-Druck in Entwicklung

07.08.2019

Das Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart entwickelte einen neuartigen Extruder, der ein Filament mit Hilfe einer drehenden Schnecke verarbeitet und dadurch einsatzfähig für die roboterbasierte additive Fertigung mit hohem Durchsatz ist.

An vielen Orten wird am großen 3D-Druck mit Robotern nach dem Strangablegeverfahren gearbeitet. Dabei haben die eingesetzten Mini-Extruder meist Schwächen, die zu pulsierendem Schmelzeausstoß und damit unpräzisem Schmelzestrangablegen führen. Am IKT wurde nun ein Mini-Extruder mit hohem und zugleich konstantem Schmelzeausstoß realisiert.

Aufbau des Filamentextruders. (Abb.: IKT)

Aufbau des Filamentextruders. (Abb.: IKT)

Der Filamentextruder besitzt eine spezielle Einzugszone, mit der es möglich ist, ein Filament durch Rotation der Schnecke im Zylinder zu fördern. Die Förderung wird durch eine konische Ausführung der Schnecke bzw. des Zylinders ermöglicht. Eine spezielle Führungsnut in der Schnecke und ein genuteter Zylinder führen zu einer Zwangsförderung, die die Einzugszone fördersteif macht. Auf die Förderzone des Extruders folgt eine Plastifizierzone, an die das Filament als Feststoffblock übergeben wird.

Eine hohe Aufschmelzleistung sowie Energieeffizienz wird durch die Verwendung einer Barriereschnecke in Kombination mit einem genuteten Plastifizierzylinder erreicht. Die Ausstoß-leistung beträgt für den entwickelten Extruder bis zu 5 kg/h.

Ausstoßleistung mit ABS-Filament bei unterschiedlichen Werkzeugen. (Abb.: IKT)

Ausstoßleistung mit ABS-Filament bei unterschiedlichen Werkzeugen. (Abb.: IKT)

Die Verarbeitung des Filaments ergibt zum einen eine hochpräzise Ausstoßleistung, zum anderen aber auch die Möglichkeit, unabhängig von der Lage des Extruders drucken zu können, wodurch alle Freiheitsgrade für die Robotersteuerung und -bewegung gegeben sind.

Nach ersten erfolgreichen Druckversuchen durch eine roboter-basierte Steuerung sollen nun im nächsten Schritt großformatige Bauteile gedruckt werden. Hierzu ist noch Entwicklungsarbeit für die Steuerung und die Synchronisation zwischen Extruderbewegung und Ausstoßmenge notwendig, das in einem weiteren Projekt erarbeitet werden soll. Dafür ist das IKT auf der Suche nach Projektpartnern, die eine Anwendung für großformatige Bauteile mittels Strangablegeverfahren beisteuern könnten. Interessenten können sich an Philipp Thieleke wenden.

www.ikt.uni-stuttgart.de

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