3D-Druck von verlorenen Kernen

Auswaschbares Modellmaterial

Die Herstellung von 3D-gedruckten Kerne mit Hilfe der FDM-Technologie vereinfacht die Herstellung von Faserverbundteilen mit Hohlräumen. Die additiv gefertigten Kerne können nach Fertigstellung beispielsweise mit Glas- oder Carbonfasern laminiert oder mit Kautschuk überzogen und vulkanisiert werden.
Nach dem Aushärten der Faserverbundwerkstoffe lässt sich der gedruckte Kern in einer Reinigungslösung rückstandslos auswaschen.

Der 3D-Druck von verlorenen Kernen bietet somit eine unvergleichliche Designfreiheit. Komplexe Faserverbundbauteile mit Hohlräumen können kostengünstig innerhalb Tagen produziert werden, verglichen mit den herkömmlichen Verfahren innerhalb von Wochen oder sogar Monaten.

Vorteile

Vorteile von FDM-Kernen

  • Kern wird direkt aus dem CAD-Modell gefertigt
  • einfaches rückstandsloses Auswaschen des Kerns
  • geringer manueller Aufwand für Werkzeugvorbereitung
  • verkürzt Zeitspanne von Kostruktion bis zum fertigen Bauteil
  • komplexe Geometrien abbildbar
  • Kern kann in einem Stück gefertigt werden

 

 

Praxisbeispiel

Verbundbauteil zur Kühlung der Bremsen im Automobil-Rennsport

Die Ingenieure im Rennsport haben zwischen den einzelnen Rennen in der Regel nur wenig Zeit für die Problemanalyse, Umgestaltung, Herstellung von Prototypen und letztendlichen Fertigung der einzelnen Komponenten.

Aufgrund der geforderten Leichtbauteile setzt die Motorsport-Industrie verstärkt auf Verbundwerkstoffe. Das vorgestellte Bauteil wird für die Kühlung der Bremsen eingesetzt. Da während des Autorennens eine enorme Bremswärme entsteht wird Luft von der vorderen Stoßstange auf die Bremssättel und Bremsscheiben geleitet, um diese zu kühlen. Für einen ungehinderten Luftstrom ist eine glatte Innenoberfläche des Luftkanals unumgänglich.

Ohne lösliches Modellmaterial hätte der Kern in zwei Teilen hergestellt und zusammengefügt werden müssen. Dies hätte zusätzliche Zeit und weitere Herstellungsschritte erfordert. Stattdessen wurde der Kern im FDM-Verfahren aus dem löslichen Modellmaterial ST-130 in 9,75 Stunden auf direkt aus der CAD-Datei gefertigt.
Die geringe Stückzahl dieser Verbundbauteile machen diesen Anwendungsbereich optimal für den Einsatz von löslichen FDM-Kernen.

FDM Sacrificial Tooling for Composite Part Fabrication (PDF)