Kann der 3D-Druck in Serie gehen?

3D-Druck hat großes Potenzial, auch für kleinere und mittlere Industrie- bzw. sogar Handwerksbetriebe zahlreicher Branchen. Beim 3D-Druck werden Bauteile nicht in eine Form gegossen, sondern Schicht um Schicht aufgebaut – „ausgedruckt“. Es gibt verschiedene Druckverfahren, 3D-Druck ist schnell und flexibel. Vom Prototyping bis zur Serie kann die Technologie dazu beitragen, eine Fertigung individueller und kostengünstiger zu machen. Wer allerdings bei einer Produktentwicklung auf eine mögliche spätere Herstellung des Produkts in 3D-Druck setzt, kann sich bisher nicht darauf verlassen, dass sein Produkt auch längerfristig noch die Eigenschaften aufweist, die es aufweisen soll. Man weiß nicht, wie sich Bauteile aus Polymer im Alterungsprozess verhalten, man hat bislang auch nicht überprüft, welche Faktoren die technischen Eigenschaften der in 3D-Druck hergestellten Teile beeinflussen. Sind es dieselben Faktoren, die auch in etablierten Verfahren wie dem Spritzguss relevant sind? Es fehlen Parameter für eine objektive Qualitätssicherung der Prozesse und der Werkstoffe, speziell für Bauteile, die starken Belastungen ausgesetzt sind und etwa durch Verwitterung möglicherweise schneller spröde werden und daher konstruktiv nicht risikolos eingesetzt werden können.

Serife 3D ist ein Grundlagenprojekt und somit steht am Anfang der Forschung eine umfassende Datenerhebung, die sich zunächst darauf konzentriert, alle Polymerwerkstoffe, Druckverfahren und Fertigungstechniken zu erheben, um so die relevanten Prozess- und Materialeigenschaften zu identifizieren. Anhand dieser Matrix wird das OFI dann zum Beispiel überprüfen, welche Unterschiede in der Struktur der Makromoleküle feststellbar sind und von welchen Faktoren diese Unterschiede wiederum abhängen. Man weiß bereits, dass sich die Morphologie 3D-gedruckter Teile signifikant von der Morphologie von Spritzgussteilen unterscheidet. Doch welche Konsequenzen hat dies für die Eigenschaften eines Bauteils? Dies zu erheben, bedeutet etwa, Bauteile zu entwerfen, zu produzieren und sie auf molekularer Ebene zu analysieren, nachdem die Materialien verschiedenen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt und Witterungsversuche durchgeführt wurden.

Aus diesen Untersuchungen können gesicherte Kenntnisse darüber abgeleitet werden, welche Polymere in welcher Dimensionierung mit welchem Verfahren für welche Bereiche geeignet und auch wirtschaftlich einsetzbar sind. Am Ende des Projekts wird ein Leitfaden die KMU bei ihrer Entscheidung für oder gegen ein bestimmtes 3D-Druckverfahren unterstützen und die Risiken der Entwicklung und der Produktion mit der neuen Technologie minimieren.