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Gezielt strahlend Additive Fertigung führt zu besser recycelbaren Lichtsystemen

Quelle: Fraunhofer-IPA 3 min Lesedauer

Auch komplexe Kunststoffteile sollen im Materialkreislauf bleiben. Das gilt auch für Leuchten. Per 3D-Druck ist es nun möglich, gezielte Lichtdurchlässigkeit mit nur einer Polymerart zu schaffen.

Hier blickt man auf eine Kfz-Türverkleidung, die hinterleuchtet ist. Solche Bauteile waren bisher nur schwer zu recyceln. Per 3D-Druck namens HSS schaffen es Wissenschaftler nun aber, diese Teile mit mehr designerischer Freiheit und aus einem Kunststoffmaterial zu fertigen.(Bild: Fraunhofer-IPA / Chr. Bay)
Hier blickt man auf eine Kfz-Türverkleidung, die hinterleuchtet ist. Solche Bauteile waren bisher nur schwer zu recyceln. Per 3D-Druck namens HSS schaffen es Wissenschaftler nun aber, diese Teile mit mehr designerischer Freiheit und aus einem Kunststoffmaterial zu fertigen.
(Bild: Fraunhofer-IPA / Chr. Bay)

Ob Armaturenbrett, Zierleisten oder die hinterleuchteten Knöpfe und Schalter für Klimaanlage und Radio – viele Automobilkomponenten und elektrische Geräte verfügen über Lichtelemente oder selektiv beleuchtete Symbole. Beim Autofahren hilft dnn der Kontrast aus dunklem Hintergrund und hellem Symbol, die gewünschte Taste auch nachts schnell zu erkennen und sich weiter auf den Straßenverkehr zu konzentrieren, wie Forscher vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) aus Stuttgart ihren Bericht einleiten. Aber selbst für kleine Bauteile wie Tasten und Wippen seien für die Herstellung hinterleuchteter Symbole mehrere Materialien mit unterschiedlichen Lichtdurchlässigkeiten, diverse Prozessschritte oder eine wechselnde Bauteildicke nötig. Dabei werden die einzelnen Materialien meist untrennbar miteinander verbunden, was die Recycelbarkeit erschwert. Die Projektgruppe Prozessinnovation des IPA und das Technologie Impact Hub des Lehrstuhls Umweltgerechte Produktionstechnik der Universität Bayreuth nutzen deshalb die Möglichkeiten der Additiven Fertigung respektive des 3D-Drucks, um die Herstellung von funktionalisierten Kunststoffteilen ökologischer und ökonomischer zu gestalten. Dabei helfen die Kunststoffe selber, die designerischen Freiheiten des 3D-Drucks und neuartige Maschinen.

Vom Kunststoffpulver zum durchscheinenden Bauteil

Als Ausgangsmaterial für die Additive Fertigung selektiv transluzenter Bauteile nutzt das Forschungsteam nun fein gemahlenes Kunststoffpulver aus Thermoplasten. In Frage kommen beispielsweise weiche thermoplastische Elastomere, steife Kunststoffe wie Polybutylenterephthalat (PBT) oder transparente beziehungsweise transluzente Copolymere, wie es weiter heißt. Diese Polymere und weitere kommerziell verfügbare oder noch in der Entwicklung befindlichen Kunststoffpulver parametrisieren die Bayreuther dann für das sogenannte High Speed Sintering (HSS) und verarbeiten sie zunächst testweise. Die Ergebnisse präsentiert das Forschungsteam im HSS-Material Network, einem Netzwerk zur Steigerung der Verfügbarkeit von Kunststoffpulvern für Dienstleister und Anwender.

HSS zählt zu den Pulverbettverfahren des „Powder Bed Fusion of Polymers with Infrared Radiation“ (PBF-IR/P), einer Gruppe von additiven Fertigungsverfahren, bei denen eine dünne Schicht Kunststoffpulver auf eine beheizte Bauplattform aufgetragen und mittels Inkjet-Druckköpfen mit einer rußhaltigen Tinte benetzt wird, wie die Experten erklären. Anschließend überfährt eine Infrarot-Strahlungsquelle das Pulverbett. Der Ruß in der Tinte absorbiert die Strahlung, erwärmt sich und bringt das Kunststoffpulver selektiv zum Schmelzen. Indem das Team die Tintenauftragsmenge variiere, könne es die Bauteileigenschaften lokal gezielt beeinflussen.

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