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Die additive Fertigung nimmt in der Industrie eine immer größere Bedeutung ein und geht inzwischen auch über den Prototypenbau hinaus. Infolgedessen werden an die Oberflächenqualität der 3D-gedruckten Teile sehr hohe Anforderungen gestellt. So besteht die Herausforderung, die Porigkeit, Rauheit und Welligkeit oder Stufenbildung aus dem Aufbauprozess auszugleichen. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt von Fraunhofer IFAM, Bremen, und Fraunhofer IPA, Stuttgart, wird das Ziel verfolgt, diese Oberflächen durch Beschichtungen aus Lacken mit speziell angepassten Eigenschaften zu optimieren. In dem Forschungsprojekt werden Bauteile aus den 3D-Druckprozessen FDM (Fused Deposition Modeling), SLS (Selective Laser Sintering) und MJF (Multi Jet Fusion) mit den Kunststoffen Polyamid und ABS betrachtet. Je nach Verfahren können dabei ausgeprägte Welligkeiten mit Amplituden von mehr als 25 μm auftreten (Bild 1). Der Abstand der Berge, das heißt die Strukturwellenlänge, hängt bei einigen Verfahren von der Lage der Fläche während des Druckprozesses ab und kann von weniger als einem Millimeter bis zu mehreren Zentimetern gehen. Diese regelmäßige und richtungsabhängige Welligkeit ist für dekorative Bauteile extrem kritisch, da sie ohne besondere Behandlungen zu schlechten Oberflächenqualitäten nach der Lackierung führt. Auch aus funktionellen Gründen sind die Abweichungen von einer ebenen Oberfläche unerwünscht; so wird beispielsweise eine geometrische Passung nicht erreicht oder die Reibung verändert sich. Die Füllung von Poren und der Ausgleich der Oberflächenstruktur stellen bei der Lackierung eine große Herausforderung dar oder sind beim aktuellen Stand der Technik mit unerwünschten hohen manuellen Aufwänden verbunden. Im Forschungsprojekt stehen deshalb die Themen – Vorbehandlungsmethoden, Simulationen und die Entwicklung von Beschichtungssystemen - im Vordergrund. |
