Projekt FluX AM: Der nächste Schritt im industriellen 3D-Druck

Die Innovation: Das Beste aus zwei Welten, perfektioniert durch eine geniale Idee

Die grundlegende Idee, die am WZL der RWTH Aachen entwickelt wurde, ist, die Vorteile beider Verfahren zu kombinieren: die Verwendung von kostengünstigem Granulat (wie bei FGF) mit einer hochpräzisen Dosiereinheit(wie bei FFF), in diesem Fall einer miniaturisierten Zahnradpumpe.

Doch die wahre, patentierte Innovation, die dieses Konzept erst ermöglicht, ist die Nutzung eines Sekundärfluids in einem neu entwickelten Schmelzetopf. Dieses spezielle Flüssigkeitsbad löst gleich mehrere zentrale Herausforderungen:

1. Effizientes Aufschmelzen: Das Fluid leitet die Wärme exzellent und sorgt dafür, dass das Kunststoffgranulat im gesamten Volumen gleichmäßig und schnell schmilzt – nicht nur an den heißen Wänden. Das steigert die Aufschmelzrate enorm.
2. Schutz des Materials: Das Fluidbad schirmt die Kunststoffschmelze von der Umgebungsluft ab und verhindert so Materialdegradation.
3. Zuverlässige Förderung: Da das Fluid eine geringere Dichte als der Kunststoff hat, sinkt das geschmolzene Primärmaterial zuverlässig zum Boden, wo es blasenfrei von der Zahnradpumpe angesaugt wird. Dies garantiert eine präzise und konstante Dosierung.

In der ersten Projektphase wurde dieser neuartige Extruder bereits als Proof-of-Concept realisiert und hat sein enormes Potenzial unter Beweis gestellt: Es konnten bis zu 2,4 kg Material pro Stunde durch eine feine 0,4-mm-Düse extrudiert werden – ein Wert, der die Leistungsfähigkeit von FFF-Systemen bei Weitem übertrifft und gleichzeitig deren Präzision erreicht.

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Das Projektziel: Vom Prototyp zum marktreifen High-Speed-System

Der Erfolg des Extruders brachte eine neue, spannende Herausforderung mit sich: das „High-Speed-Printing“. Ein derart schneller Extruder benötigt ein Anlagensystem, das mithalten kann. Die extrem hohen Verfahrgeschwindigkeiten und Beschleunigungen erfordern eine neue Herangehensweise an Themen wie Bauteilkühlung und dynamische Steuerung.

Genau hier setzt die zweite Phase des Projekts FluX AM an. Das Ziel ist es, den revolutionären Extruder in das bei Creative Polymer bereits bestehende und bewährte Anlagensystem für den Großformatdruck zu integrieren und ein perfekt aufeinander abgestimmtes Gesamtsystem zu schaffen. Dies umfasst:

• Optimierung von Extruder und Anlagensystem für die hohen dynamischen Anforderungen.
• Entwicklung einer automatischen Materialzuführung, um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten.
• Umfassende Hardware- und Softwareintegration, um das volle Potenzial der Technologie auszuschöpfen.
• Entwicklung von Prozessparametern für qualitativ hochwertige Druckergebnisse bei maximaler Geschwindigkeit.

Starke Partner: Wissenschaft und Industrie Hand in Hand

Für dieses ambitionierte Vorhaben haben sich zwei ideale Partner gefunden: Das Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen steht für wissenschaftliche Exzellenz und ist der Erfinder der zugrundeliegenden, patentierten Technologie. Das WZL bringt seine umfassende Forschungskompetenz in der Prozesstechnik und Extruder-Optimierung ein. Creative Polymer ist der Experte aus der Praxis. Mit unserer Erfahrung im Bau von großformatigen 3D-Druckern stellen wir die Systemplattform zur Verfügung und treiben die anwendungsorientierte Weiterentwicklung und Integration voran, um die Technologie zur Marktreife zu führen.

Das Potenzial: Ein Quantensprung für die additive Fertigung

Bei einem Erfolg des Projekts FluX AM steht der additiven Fertigung ein echter Technologiesprung bevor. Die Möglichkeit, große und gleichzeitig komplexe Bauteile in der gewohnten Qualität von Kleindruckern zu geringeren Kosten herzustellen, eröffnet  viele Interessante Möglichkeiten. Wir sind stolz darauf, an der Spitze dieser Entwicklung zu stehen und die Zukunft der Fertigung aktiv mitzugestalten.

Das diesem Bericht zugrundeliegende Vorhaben wird mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 "Investitionen in Wachstum und Beschäftigung" gefördert.

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