Das Transferzentrum Add-on 3D-Druck addressiert die additive Fertigung großvolumiger Bauteile. Es verfolgt eine lebendige und umfassende Wissensvermittlung von verschiedenen, in Forschungsprojekten der AG-Bliedtner gewonnenen Erkenntnissen. 

Ausgangspunkte sind die zwei BMBF-geförderten Verbundprojekte  „HP3D“ und „HyAdd3D“. Erweitert wurde der Wissensschatz des Zentrums durch die Inbetriebnahme eines Demonstrators aus dem Projekt „VIPO“. Über VIPO erschien erst kürzlich ein Beitrag im Magazin 3D-Grenzenlos.

Die Projekte werden im folgenden kurz vorgestellt:

Das Projekt HP3D befasste sich mit der Entwicklung und dem Aufbau einer hochproduktiven Anlage zur additiven Herstellung von Bauteilen aus thermoplastischen Kunststoffen auf Granulatbasis. Unter Verwendung eines mehrachsigen Robotersystems wird die Bauplattform unter einem feststehenden Extruder bewegt, um ein „echtes“ dreidimensionales Additivverfahren zu realisieren. Dadurch wird es möglich festigkeitsoptimierte Teile unter der Berücksichtigung von Leichtbauaspekten herzustellen ohne Stützstrukturen zu erzeugen. Das Verfahren basiert auf der FDM® -Technologie (Fused Deposition Modeling), bedient sich allerdings nicht der Verwendung von Filamenten, sondern der Materialzuführung über Granulatextruder, wodurch ein gesteigerter Materialaustrag ermöglicht sowie ein breiteres Materialspektrum verfügbar wird. Die aufeinander gelegten Schichten werden unmittelbar an der Auftragsstelle temperaturüberwacht, um einen stabilen und qualitativ hochwertigen Fertigungsprozess zu realisieren.

Im Projekt HyAdd3D war es Ziel, unter Verwendung einer neuen Anlagentechnik komplexe Bauteile additiv zu fertigen und gleichzeitig den Anforderungen an eine Multimaterialbearbeitung gerecht zu werden. Dazu wurde ein auf Stereolithografie basierendes Verfahren und Anlagenkonzept entwickelt, welches es ermöglicht, pastöse Massen mit ortsaufgelösten Eigenschaften zu realisieren. Die Innovation setzt auf einen zweistufigen, sich schrittweise wiederholenden Prozess, bei welchem wenige tausendstel Millimeter dünne Schichten übereinander aufgebracht werden. Jede Schicht besteht aus einem Grundmaterial, welches zusätzlich durch entsprechende Ink-Jet-Druckköpfe farblich und physikalisch verändert werden kann, um so entsprechende Bauteileigenschaften zu generieren. Die Materialverfestigung wird über eine Kombination von Laser- und DLP®-Belichtung (Digital Light Processing) realisiert. Dabei werden die Vorteile der flächigen Belichtung zur Prozesszeitreduzierung mit denen hoher Bauteilauflösung durch feinste Laserkonturierung verbunden. Mittels dieses hybriden Ansatzes kann eine hohe Bauteilqualität bei gleichzeitig verringerter Bearbeitungszeit erzielt werden.

Im Wachstumskern VIPO haben sich Thüringer Unternehmen mit dem Schwerpunkt virtuelle Produkt- und Prozessoptimierung zusammengeschlossen, um in der gemeinsamen Technologieplattform heute noch nicht verfügbare Schlüsselkomponenten von Industrie 4.0 weiterzuentwickeln. Schwerpunktmäßig werden dabei prognosefähige Simulationsmodelle in Verbindung mit intelligenter Sensorik erarbeitet. Neuartige Lösungen für die Kombination dieser beiden Felder bilden das Alleinstellungsmerkmal des Wachstumskerns. Die Einsatzfelder für die Lösungen sind vielfältig. Zukünftige Anwendungen reichen von der additiven Fertigung (3D-Druck), über optische Systeme bis hin zur Energietechnik. Hierfür möchte der Wachstumskern kundenorientierte Produkte und Dienstleistungen in den Bereichen Prozesssimulation, Produkt- und Prozessoptimierung, Produktsimulation sowie die Technologie des digitalen Zwillings entwickeln und anbieten. Im Verbundprojekt Prozessoptimierung beschäftigt sich die EAH Jena mit der Untersuchung von Prozessgrößen des additiv gefertigten Demonstrators. Dazu zählt auch die Entwicklung eines 3‑Achs‑Positioniersystems für den großvolumigen Schmelzschichtprozess mittels Granulatextruder. Das hochgenaue Positioniersystem erlaubt die Fertigung von Bauteilen mit Abmessungen von 550 x 550 x 550 mm³ und wurde in Zusammenarbeit mit der Jenaer Antriebstechnik (JAT) umgesetzt. Nach der erfolgreichen Inbetriebnahme entstand ein Video zum Maschinenaufbau.