Bauteile, welche mit mithilfe von 3D-Druckern gedruckt wurden, müssen meist nachbearbeitet werden. Forschende des Fraunhofer IPA und der MST Microstrahltechnik Vertrieb GmbH entwickelten einen halbautomatisierten Versuchsaufbau, in dem sie die Wirkung verschiedener Strahlmittel an Bauteilen unterschiedlicher Materialien untersuchten.
Kompliziert geformte Bauteile können schnell mithilfe von 3D-Druck produziert werden. Die sichtbaren Oberflächen müssen allerdings vielfach nachbearbeitet oder von Produktionsrückständen befreit werden. Da die Bauteile Schicht für Schicht in die Höhe wachsen, sind sie nicht immer so perfekt geformt wie gewünscht. Für die Nachbearbeitung bieten sich Strahlanlagen an, in denen abrasive Medien wie Nusskerne oder Glassplitter via Luftstrom beschleunigt auf die Oberfläche prallen und dabei Material abtragen. Wie viel Material dabei weicht, hängt unter anderem vom Material des Bauteils und der Größe und Art des Strahlmittels ab. Es ist daher Know-how und Fingerspitzengefühl gefragt: Einerseits soll die Oberflächenrauheit der Bauteile effizient minimiert werden, andererseits dürfen die Bauteile nicht anschmelzen oder verbrennen.
Prozesse verstehen und verbessern
Welches Strahlmittel hat also welchen Effekt? Diese Fragen haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA nun gemeinsam mit der Firma MST Microstrahltechnik beantwortet und das Verständnis für diese Prozesse somit stark verbessert.
„Wir haben verschiedene 3D-gedruckte Kunststoffbauteile mit unterschiedlichen Strahlmitteln bearbeitet und die Effekte miteinander verglichen.“, erklärt Mark Becker, Wissenschaftler am Fraunhofer IPA.
Als Bauteile dienten 3D-gedruckte Geometrien mit Ecken und Kanten sowie dünnen Wand- und Säulenelementen aus drei verschiedenen Materialien: Polyamid, PLA und PEEK. Diese Bauelemente bearbeiteten die Forscher mit jeweils drei abrasiven Materialien, die von Druckmaterial zu Druckmaterial leicht variierten. Die Firma MST Microstrahltechnik brachte dabei vor allem ihre Expertise rund um die Strahlmittel ein, die Forschenden des Fraunhofer IPA entwickelten einen halbautomatisierten Versuchsaufbau, um die Reproduzierbarkeit zu erhöhen – und verglichen die Ergebnisse mit denen, die über eine manuelle Bearbeitung mit dem Strahlmittel erzielt wurden.
„Insbesondere bei einer Serienfertigung von 3D-gedruckten Bauteilen ist es hilfreich, das abrasive Material und den Strahlprozess speziell an das Bauteil anzupassen, um so das Optimum herauszuholen.“, so Becker.
