SEAM: Drei Maschinen, ein Team Granulat-basierter 3D-Druck für den Fassadenbau

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Im neuen SEAM-Research-Center wollen die Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU das Potenzial des Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM) noch besser ausschöpfen. 

Herzstück des Forschungszentrums ist Epic3D, ein neuentwickelter Portaldrucker, der die Fertigung von Kunststoff-Bauteilen im XXL-Format ermöglicht. Der kontinuierliche Ablageprozess und versteifende Strukturen versprechen belastbare Bauteile; damit steht dem Einsatz der Technologie für die Herstellung von individuell gestalteten Fassadenelementen und weiterer, witterungsbeständiger Produkte für den Bausektor nichts mehr im Wege.

Fassadenelemente, Zäune und Tore

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 prinzipbedingt 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 der Wirth & Co. GmbH arbeitet das Fraunhofer IWU an großformatigen Bauteilen für den Bausektor, insbesondere individuell gestaltbare Fassaden. Auch Zäune oder Tore könnten im SEAM-Verfahren künftig 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.

SEAM: Bezahlbare Individualität

Der 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 aufwändige Herstellung eines Negativs verzichtet werden. Zudem sind Beschichtungsschritte für die Oberflächen entbehrlich, wenn durchgefärbtes Material verwendet wird. Hohe Druckgeschwindigkeiten wirken ebenfalls kostendämpfend.

Dr. Martin Kausch, Leiter der Abteilung Nachhaltige Faser-Kunststoff-Verbunde am Fraunhofer IWU, sagt: »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 der Wirth & Co. GmbH, 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.«

Drei Anlagen für den extrusionsbasierten 3D-Druck

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. Während Epic3D mit einer 2 Meter langen bzw. 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.

Weitere Informationen
Fraunhofer IWU: https://www.iwu.fraunhofer.de/
Wirth & Co. GmbH: https://www.wirth-chemnitz.de/
Metrom: https://metrom.com/
1A Technologies: https://1a-technologies.com/

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