Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Prototypendruck von Bauteilen im SEAM-Verfahren

SEAM-Verfahren zur Herstellung eines großformatigen Kunststoffbauteils auf der SEAMHex2-Anlage des Fraunhofer IWU
Die SEAMHex2-Anlage des Fraunhofer IWU beim additiven Fertigen eines großformatigen Kunststoffbauteils im SEAM-Verfahren (Screw Extrusion Additive Manufacturing).

Was ist das SEAM-Verfahren?

Das SEAM-Verfahren (Screw Extrusion Additive Manufacturing) ist ein additiver Fertigungsprozess, bei dem Kunststoffgranulat direkt über einen Schneckenextruder verarbeitet wird. Das Verfahren eignet sich insbesondere für großformatige Kunststoffbauteile im Prototypen- und Kleinserienbereich.

Am Fraunhofer IWU werden damit Prototypen und Funktionsmuster mit Bauteilgrößen bis 700 × 1.000 × 400 mm gefertigt. Hierfür steht die Forschungsanlage SEAMHex2 zur Verfügung.

Technische Spezifikationen und Vorteile: SEAM versus Fused Filament Fabrication (FFF)

SEAM verarbeitet Kunststoff als Granulat und nicht als Filament. Dies eliminiert den Zwischenschritt der Filamentherstellung und erlaubt die Nutzung von Standard-Spritzgussmaterialien.

Dadurch eignet sich das Verfahren insbesondere für Anwendungen, bei denen eine hohe Austragsleistung und die wirtschaftliche Verarbeitung von Kunststoffmaterialien relevant sind. Das am Fraunhofer IWU entwickelte SEAM-Verfahren nutzt eine Extrusionsschnecke, um Kunststoffgranulat zu plastifizieren und schichtweise aufzutragen.

Merkmal

SEAM-Verfahren (Granulat)

Konventioneller FFF-Druck (Filament)

Materialform

Kunststoff-Granulat (Pellets)

Aufgewickelter Filament-Strang

Materialkosten

Niedrig (Industriestandard Granulat)

Hoch (Spezialfilamente)

Austragsleistung

Hoch (bis zu 10 kg/h möglich)

Gering (typisch 0,5–1 kg/h)

Bauteilgröße

Großformatig (bis 1 m Kantenlänge)

kleiner als 0,5 m

Verstärkung

Faserzusätze direkt im Granulat möglich

nur durch zusätzliches Supportmaterial

 

Welche Leistungen bietet das Fraunhofer IWU?

Das Fraunhofer IWU bietet im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten die Umsetzung von SEAM-Bauteilen bis zur Funktionsmuster-Reife an.

Leistungsumfang

  • Machbarkeitsbewertung: Untersuchung, ob die gewünschte Bauteilgeometrie im SEAM-Verfahren umgesetzt werden kann.
  • CAD-Modellaufbereitung: Unterstützung bei der Vorbereitung des digitalen Bauteilmodells für die additive Fertigung.
  • CAM und Prozessplanung: Entwicklung einer geeigneten Druckstrategie und Vorbereitung des Fertigungsprozesses.
  • Prototypendruck: Herstellung von Funktionsmustern im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten.
  • Prozessbewertung: Untersuchung technischer Herausforderungen und relevanter Prozessparameter.

Für welche Anwendungsbereiche eignet sich der SEAM-Prototypendruck?

Das Verfahren adressiert Branchen, die große, kosteneffiziente Kunststoffstrukturen in kurzen Zyklen benötigen.

  • Maschinen- und Anlagenbau: Gehäuse, Abdeckungen, Funktionsbauteile, Montagehilfen
  • Automobilindustrie und Logistik: Designmuster, Vorrichtungen, Prototypische Strukturbauteile
  • Orthopädietechnik: Orthesen, Ergonomische Funktionsmuster
  • Bauwesen und Architektur: Demonstratoren, Modellbauteile, Designobjekte
Großformatige Bauteile als Beispiele für Prototypen und Funktionsmuster aus dem SEAM-Verfahren.
Großformatige Bauteile als Beispiele für Prototypen und Funktionsmuster aus dem SEAM-Verfahren.
Detailansicht eines schwarzen, großformatigen 3D-gedruckten Fassadenelements mit mehreren vertikal verlaufenden, wellenförmigen Strukturen und sichtbaren horizontalen Druckschichten.
Ausschnitt eines großformatigen 3D-gedruckten Fassadenelements mit wellenförmiger Geometrie – ein Beispiel für mögliche Anwendungen der additiven Fertigung im Bauwesen.

Wie läuft ein SEAM-Prototypenprojekt ab?

Das Projekt läuft typischerweise in folgenden Schritten ab:

  1. Analyse und Machbarkeit
    Online- oder Vor-Ort-Besprechung zur Anforderungsdefinition und Geometrie-Check
  2. Prozessplanung
    Aufbereitung der CAD-Daten und Festlegung der Druckstrategie am Fraunhofer IWU
  3. Umsetzung
    Druck der Funktionsmuster auf der SEAMHex2-Anlage am Fraunhofer IWU
  4. Ergebnis
    Übergabe der gedruckten Prototypen inklusive Kurzbericht (u.a. mit Informationen zur Druckstrategie und zu identifizierten Herausforderungen)

Sie haben ein Bauteil für den SEAM-Prototypendruck?

Sie möchten prüfen, ob sich ein Bauteil für die Fertigung im SEAM-Verfahren eignet? Gemeinsam mit dem Fraunhofer IWU können Sie die Anforderungen und die grundsätzliche technische Umsetzbarkeit Ihres Bauteils bewerten.

Sprechen Sie uns an – wir prüfen gemeinsam mit Ihnen die Möglichkeiten der additiven Fertigung Ihres Bauteils im SEAM-Verfahren.