Gewinnbringende kundenspezifische Polymerkomponenten
Die schnelle Fertigung, auch generative Fertigung genannt, ermöglicht eine schnellere Produktion durch einen Bottom-up-Layering-Ansatz (generativ), anstatt Komponenten aus einem großen Stück zu schneiden oder Formen für die Formung zu erfordern. Darüber hinaus gibt es weniger Abfallstoffe, und Programme können Maschinenprozessparameter über Computer-Aided Design (CAD) automatisch erzeugen, wodurch die Geschwindigkeit gesteigert, Kosten gesenkt und die Flexibilität verbessert werden. Ein Nachteil bei der Produktion von Polymerkomponenten besteht derzeit im Mangel an Polymeren, die für herkömmliche Verarbeitungstechniken geeignet sind. Das EU-finanzierte Projekt "Step up in polymer based RM processes" (STEPUP) versuchte, durch die Entwicklung neuartiger Polymerstoffe die schnelle Fertigungstechnologie für das selektive Lasersintern (SLS) von Polymeren zur Reife zu bringen. SLS ist eine schnelle Fertigungstechnik, bei der mittels Laserstrahl zu verarbeitendes Pulver selektiv verschmolzen wird. STEPUP entwickelte kosteneffektive Synthesewege zur Erzeugung nanostruktureller Änderungen an herkömmlichen Polymerpulvern. Die Änderungen verbesserten die finalen mechanischen und thermischen Eigenschaften des Produkts bei gleichzeitiger Kompatibilität mit vorhandenen SLS-Produktionsanlagen. Darüber hinaus ermöglichten es die Software zur Entscheidungsunterstützung und die Modellierungswerkzeuge den Konstrukteuren, den besten neuen Kandidaten zu ermitteln, um herkömmliche Werkstoffe basierend auf der vorhergesagten Leistung der SLS-kompatiblen Werkstoffe zu ersetzen. Die vielversprechendsten entwickelten Werkstoffe zeigten verbesserte mechanische Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen und sorgten für mehr Genauigkeit und eine gute Oberflächenqualität der Komponenten. Die Prozesskosten waren mit aktuell verfügbaren SLS-Pulvern vergleichbar, und es werden zudem vielversprechende Ersparnisse bei den Materialkosten durch Recycling erwartet. Das STEPUP-Projekt entwickelte neuartige Nanopolymere einschließlich Synthesemethoden, um es der schnellen Fertigung zu ermöglichen, vorhandene SLS-Anlagen zu nutzen. Konstruktionswerkzeuge und Modelle helfen Ingenieuren dabei, die geeignete Alternative zu wählen, um aktuell verfügbare Polymere basierend auf gewünschten mechanischen und thermischen Eigenschaften zu wählen. Die Optimierung und Kommerzialisierung von Konzepten hat das Potenzial, die Qualität und Arten kundenspezifischer Polymerprodukte, die kostengünstig gefertigt werden können, deutlich zu verbessern.
