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FORWISS Passau entwickelt Software für 3D-Kunststoff-Drucker

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Obere Hälfte einer aus Sand gedruckten Gussform eines Kompressors


Aus Kunststoffpulver gebautes Objekt. Größenvergleich: eine 1 Euro-Münze

Das Institut für Softwaresysteme in technischen Anwendungen der Informatik (FORWISS Passau) erhält vom Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit eine Förderung in Höhe von 125.000 Euro zur Weiterentwicklung einer Software für einen 3D-Drucker.

Die Entwicklung neuer Bauteile - beispielsweise für Motoren - ist aufwändig und teuer. Bis ein solches Bauteil in Serie gehen kann, sind umfangreiche Vorarbeiten nötig: So werden zunächst am Computer Modelle entwickelt, die in der "Vorserien-Phase" in geringen Stückzahlen auf ihre Gebrauchsfähigkeit getestet werden müssen, z. B. im Hinblick auf die Stabilität. Im herkömmlichen Verfahren werden hierzu Werkzeuge z. B. für Gussformen hergestellt, mittels derer dann die Prototypen gegossen werden können. Gerade der Bau dieser Vorserienwerkzeuge treibt die Entwicklungskosten stark in die Höhe. Die Industrie sucht daher nach Alternativen. Eine sich allmählich bewährende neue Technik ist die direkte Erstellung von Formen mit Hilfe so genannter 3D-Drucker. Gedruckt wird hier allerdings nicht mit Tinte, sondern mit einem speziellen Klebstoff. Anstelle von Papier bedruckt man eine Schicht aus Sand, der so gezielt verklebt wird. Pro Millimeter gebauter Höhe werden bis zu zehn einzelne Schichten übereinander gedruckt, so dass im knapp einen Kubikmeter großen Sandbett des Druckers eine dreidimensionale Form entsteht (Bild 1 - Fotos können bei der Pressestelle der Universität angefordert werden). Während für den klassischen Weg der Gussformenherstellung mittels Werkzeugbau etwa drei Wochen zu veranschlagen sind, kann eine Gussform mittels 3D-Drucker in etwa fünf Tagen erstellt werden. Ein weiterer Vorteil solcher Schichten auftragenden Verfahren, wie sie in 3D-Druckern umgesetzt werden, ist, dass Hohlräume leicht dargestellt werden können. Bei einem Material abtragenden Verfahren, in dem aus einem Materialblock durch Fräsen Objekte herausmodelliert werden, können solche Hohlräume nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand gebaut werden.

FORWISS arbeitet mit seiner Software zur Druckdatenaufbereitung und Druckersteuerung, Rapix3D, mit den Augsburger Firmen Voxeljet Technology GmbH und ProMetal RCT GmbH zusammen. ProMetal RCT entwickelt, baut und vertreibt den Sanddrucker, Voxeljet bietet die Herstellung von Gussformen mittels der Sanddruck-Technik als Dienstleistung an.

Die Passauer Wissenschaftler sind an einer weiteren Innovation beteiligt. Mit einem vom Prinzip ähnlichen 3D-Druck-Verfahren wie beim Sanddruck werden künftig Prototypen und sogar geringe Stückzahlen serienreifer Bauteile aus Kunststoffpulver hergestellt (siehe Bild 2 - Fotos können bei der Pressestelle der Universität angefordert werden). Voxeljet Technology GmbH entwickelt einen 3D-Drucker, der die verwendeten Kunststoffe verarbeiten und aus ihnen Teile bis zu einer Größe von 800 x 450 x 450 mm bauen kann. Bei einem weiteren Projektpartner, einem der europaweit führenden Industrieunternehmen für die Produktion von Prototypen und Kleinserien mit Sitz in Süddeutschland, werden solche 3D-Kunststoffdrucker eingesetzt. FORWISS entwickelt die entsprechende Software dieser Drucker.

Die besonderen Herausforderungen in beiden Fällen, Sanddruck und Kunststoffdruck, sind ähnlich: Häufig werden die Modelle in kürzester Zeit benötigt, z. B. bei Motorelementen für die Formel 1. Die Software muss absolut stabil laufen und es müssen enorme Datenmengen schnell verarbeitet werden. Berücksichtigt werden auch besondere Materialeigenschaften, z. B. nachträgliche Material-Schrumpfungen. Zur Unterstützung des Anwenders beim Erstellen eines solchen Druckauftrags, bei dem durchaus über hundert detailreiche Kunststoffteile gedruckt werden, entwickelt FORWISS im Rahmen dieses Projekts das Programm Rapix3D weiter. Eine der Erweiterungen beschäftigt sich mit der automatischen Platzierung der zu druckenden Teile im Bauraum.

Welche Bedeutung für die Wirtschaft dieses neue Verfahren hat, zeigt nicht zuletzt die Tatsache, dass die Wissenschaftler der Universität Passau eine Förderung in Höhe von 125.000 Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit erhalten. Die Förderung kommt aus dem Programm zur Förderung der Erhöhung der Innovationskompetenz mittelständischer Unternehmen (PRO INNO II).

Weitere Informationen: www.forwiss.uni-passau.de

Thoralf Dietz | Quelle: Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen: www.forschungskoop.de
www.voxeljet.de
www.prometal-rct.de

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