Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Das Projekt “Additive Manufacturing of Aluminium by Means of Fused Filament Fabrication – ALF³” beschäftigt sich mit der additiven Fertigung von Aluminium, das einen wichtigen Werkstoff für den Leichtbau in Bereichen wie Automobil oder Bau darstellt. Dabei zielt das Vorhaben auf die Realisierung einer vollständigen Prozesskette für die Fertigung von Aluminiumbauteilen mit dem Druckverfahren der Fused Filament Fabrication FFF. Durch den Einsatz dieser Technik können die Nachteile der aktuellen Verfahren (hohe Kosten, Handhabung von Pulver) vermieden werden. Zudem ermöglicht diese Route die Fertigung von geschlossenen Kavitäten. Bei Verwendung herkömmlicher kommerziell verfügbarer Filamentdrucker ermöglicht die Technik aufgrund der sehr geringen Investitionskosten die Einrichtung von Druckerfarmen, mit denen eine Massenfertigung gedruckter Bauteile realistisch umsetzbar wird.
In dem Vorhaben sollen zunächst geeignete Polymerfeedstocks erarbeitet werden, die den Anforderungen an die gesamte Prozesskette gerecht werden. Das umfasst sowohl die Anforderungen an die notwendigen Feststoffgehalte und Rheologie der Filamente, als auch an die Anforderungen an das Entbindern der gedruckten Bauteile. Die Entwicklung geeigneter Druckparameter soll eine Fertigung auf kommerziell verfügbaren FFF-Druckern zulassen. Für die Entbinderung und Sinterung werden mit Hilfe der In-situ FTIR-Prozessgasanalyse auf die speziellen Anforderungen von Aluminium angepasste Regime entwickelt, die die Herstellung von weitestgehend chemisch reinen Bauteilen ermöglichen sollen.
Mit dieser Prozesskette sollen verschiedene Beispielbauteile entwickelt werden, die die speziellen technischen bauteilbezogenen Möglichkeiten des Filamentdruckverfahrens hervorheben. Im letzten Schritt wird eine Konzeptstudie zur Umsetzung des Verfahrens in der Massenfertigung erstellt. Mit dieser Studie soll gezeigt werden, dass die Fertigung komplexer Aluminiumbauteile mit dem Verfahren des Filamentdruckens möglich und wirtschaftlich sinnvoll ist.