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FH-Storys

„Mischen Possible“ für den 3D-Drucker

Student Stefan Künne entwickelt im Rahmen seiner Bachelor-Arbeit eine vollautomatisierte Kunststoffpulver-Mischanlage

Der 3D-Druck mit seinen nahezu grenzenlosen Gestaltungs- und Produktionsmöglichkeiten fasziniert. Wie von Zauberhand entstehen präzise Bauteile oder ganze, voll funktionsfähige Einheiten. Dennoch gibt es in der Additiven Fertigung Optimierungspotenzial, beispielsweise in den Bereichen Arbeitsprozesse, Materialien oder Recycling. An der Fachhochschule Südwestfalen in Soest ist das Team des 3D-Druckzentrums in der Arbeitsorganisation ein großes Stück vorangekommen. Maschinenbau-Student Stefan Künne hat sich im Rahmen seiner Bachelor-Arbeit mit Konstruktion und Bau einer vollautomatisierten Kunststoffpulver-Mischanlage für eine Lasersinter-Anlage beschäftigt.

Kunststoffpulver aus dem Betonmischer

Im 3D-Druckzentrum der Fachhochschule in Soest ist aus den grundlegenden 3D-Druckverfahrensgruppen mindestens ein Gerät verfügbar, sodass alle Basisverfahren behandelt werden können. Beim Selektiven Lasersintern (SLS) beispielsweise, liegt das Ausgangsmaterial Kunststoff in Pulverform auf einer Bauplattform vor. In das Pulver zeichnet ein Laserstrahl die in den 3D-Druckdateien vorgegebenen Strukturen nach. Das Kunststoffpulver verschmilzt Schicht für Schicht zu einem dreidimensionalen Modell. „Idealerweise mischt man für den Druck Altpulver und neues Pulver, damit die Oberfläche der Bauteile schön glatt wird. Die Körner des Neupulvers sind scharfkörnig; Altpulver hingegen hat kugelförmige Körner. Durch die Mischung lässt sich eine gleichbleibende Qualität sicherstellen“, erläutert Stefan Künne. Bislang hat der Soester die richtige Mischung in einem herkömmlichen Betonmischer hergestellt. Die Staubbelastung und der Materialverlust waren dabei problematisch. Für das Befüllen der Anlage musste sich der Student bisher auf eine Leiter begeben und das Kunststoffpulver umständlich aus einer Kiste in den Trichter füllen. Die Lösung: Eine in sich geschlossene Anlage, die gleichzeitig Pulver mischen und fördern kann.

Bislang mussten neues und recyceltes Pulver in einem herkömmlichen Betonmischer gemischt werden.

DIY - Maßanfertigung selbst gemacht

„Zunächst habe ich ein 3D-Modell am PC entwickelt und mit diesem Entwurf Zulieferfirmen angefragt. Es kamen verschiedene Angebote rein, alle so zwischen 35.000 und 40.000 Euro, aber kein Unternehmen konnte uns eine komplette, „schlüsselfertige“ und vor allem passende Anlage liefern“, erläutert der Student. So hat er nur die Einzelteile beschafft und mit eigenkonstruierten und -gefertigten Komponenten ergänzt. Eine Maßanfertigung im wahrsten Sinn: „Die größte Herausforderung war dabei, Trichter und Förderrohre so zu konfigurieren, dass sie über die 2,2 Meter hohe Lasersinteranlage montiert werden können. Vorteil war, dass wir einige Bauteile selbst hier im 3D-Druckzentrum anfertigen konnten.“

Ein Rohrkettenförderer, zwei Auslauftrichter, eine Antriebseinheit, diverse Umlenkungsstationen, Förderrohre, ein Dosierschieber und vieles mehr mussten äußerst platzsparend und unter strenger Einhaltung von Brand- und Explosionsschutzvorgaben verbaut werden. So können hier in Zukunft wesentlich materialsparender und unfallrisikofreier für die Anwender*innen Bauteile gedruckt werden.

Traumberuf: Maschinenbau-Ingenieur

Der angehende Ingenieur arbeitet schon einige Jahre als studentische Hilfskraft in den Bereichen Kfz-Werkstatt, Labor für Konstruktionslehre und 3D-Druckzentrum. Er ist bei allen als überaus engagiert und hilfsbereit geschätzt und unterstützt auch gerne mal das R4-Team, wenn nebenan in der Fahrzeughalle bis spät in die Nacht an den 30 Jahre alten Kisten gearbeitet werden muss. „Stefan Künne gehört schon zum lebenden Inventar“, sagt der betreuende Professor Dr.-Ing. Jens Bechthold anerkennend über ihn. Und weil das so ist, hofft Stefan Künne nach seinem Abschluss auf einen Job als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Fachhochschule Südwestfalen in Soest.