Additiver Fassadenbau Riesen-3D-Drucker erfüllt Wünsche von Baudesignern

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Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Wilhelm Büchner Hochschule - Träger: Hochschule für Berufstätige Darmstadt GmbH

Anhand des SEAM-Prozesses erforschen Fraunhofer-Experten mit Portaldruckern, wie die additive Fertigung Gebäuden zu einem besonderen Äußeren verhelfen kann.

Wenn ein ausgefalleneres Design gewünscht ist, Fassadenelemente mit unterschiedlichen Strukturen gefertigt oder Sonderformen wie ein Unternehmenslogo integriert werden sollen, kann der 3D-Druck seine Vorteile prinzipbedingt voll ausspielen, wie die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU), vorab erklären. Grenzen für eine additive Herstellung setzten bisher in der Regel die machbaren Maße der Bauplattform, oder relativ langsame und dabei teure Verfahren, die auf Kunststofffilament anstelle von Granulat als Druckmaterial basieren, wie es weiter heißt. Gemeinsam mit dem Unternehmen Wirth arbeitet das IWU nun an großformatigen Bauteilen für den Bausektor, die insbesondere individuell gestaltbare Fassaden ergeben sollen. Auch Zäune oder Tore können im SEAM-Verfahren künftig qualitativ hochwertig und produktiv gedruckt werden. Die Partner betonen auch, dass die eingesetzten Kunststoffe alle Anforderungen an den Brandschutz sowie die UV- und Witterungsbeständigkeit erfüllen werden.

Auch ein Schneckentempo kann wirtschaftlich sein!

Der SEAM-Druckprozess nutzt eine modifizierte Extruderschnecke, um das Kunststoffgranulat wie üblich zu plastifizieren. Die dabei entstehende Kunststoffschmelze wird dann schichtweise auf der Bauplattform abgelegt. Das Ganze läuft, wie bei additiven Fertigungsverfahren üblich, werkzeuglos ab. Das macht das Verfahren auch bei relativ ausgefallenen Designs, die sonst kaum herstellbar wären, relativ günstig, wie die Forscher betonen. Auch Beschichtungsschritte für die Oberflächen seien entbehrlich, wenn durchgefärbtes Polymermaterial verwendet werde. Die hohen Druckgeschwindigkeiten schonen den Geldbeutel außerdem, heißt es weiter. Die IWU-Forscher machen anspruchsvolles Design damit also bezahlbarer. Mit dem 3D-Druck im SEAM-Verfahren entstehen zudem völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten im Fassadenbau. Jetzt wollen die Partner die Gestaltung, die Materialien und den 3D-Druckprozess für Anwendungen im Bauwesen weiter optimieren. Genutzt wird dazu demnächst auch eine Epic3D-Portalanlage (Bild).

Die drei 3D-Drucker im SEAM-Research-Center

Alle drei Druckanlagen im SEAM-Research-Center wurden zusammen mit der Metrom sowie der 1A Technologies UG entwickelt und beherrschen den extrusionsbasierten 3D-Druck perfekt, wie man betont. Während die Epic3D mit einer zwei Meter langen respektive 1,7 Meter breiten Bauplattform punktet, sind mit der Metrom P1410 auch zusätzliche Bearbeitungsschritte – etwa das Fräsen – möglich. Ein großer Vorteil der Seamhex-Anlage sei der Hexapod. Dabei handelt es sich um eine schwenkbare 6-Achs-Parallelkinematik, die der Bauplattform eine besonders hohe Bewegungsflexibilität verleiht, wie die Forscher. Dieses Bewegungssystem zeichne sich durch eine hohe Dynamik, geringe bewegte Massen und eine damit einhergehende hohe Positionier- und Bahngenauigkeit aus. Bauteile mittlerer Größe lassen sich, wie es abschließend heißt, mit der Seamhex besonders schnell und präzise herstellen.