Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Philip Tempel

Justus-von-Liebig Weg 6
18059 Rostock

Tel.: +49 381 / 498 - 9115
Fax: +49 381 / 498 - 9092
Email:philip.toellner(at)uni-rostock.de

Raum: 16

Additive Fertigung - Anwendungen

Additive Fertigung (engl.: additive manufacturing, AM) - weitgehend auch als 3D-Druck bezeichnet - ist der allgemeine Begriff für Technologien, bei denen Materialien sukzessive miteinander verbunden werden, um physische Objekte nach den Vorgaben von 3D-Modelldaten herzustellen. Es unterscheidet sich maßgeblich von den konventionellen Herstellungsprozessen dadurch, dass Material aufgetragen anstatt abgetragen wird. Zu den größten Potanzialen der Additiven Fertigung zählen neben der erhöhten Gestaltungsfreiheit besonders die Funktionsintegration. Dadurch können mehrere Bauteile zu einem zusammengefasst werden und neue Funktionen in ein bestehendes Bauteil integriert werden.

Die Anforderungen an die Bauteile und das Material entscheiden über die Wahl des Additiven Fertigungsverfahrens. Angefangen bei der Anwendungsebene (Prototyping, Tooling, Manufacturing), dem geforderten Material hin zu den Abmessungen und Toleranzen kann sukzessiv das geeignete Verfahren herausgearbeitet werden. Die Ausstattung des Lehrstuhls umfasst eine große Bandbreite an Additiven Fertigungsprozessen um sowohl Polymere, Metalle als auch Keramiken verarbeiten zu können. Einige Verfahren erfordern einen mehrstufigen Fertigungsprozess. Das heißt, nach der Formgebung sind weitere Schritte wie z.B: Sintern notwendig, um die endgültigen Materialeigenschaften zu erzeugen. Die unten dargestellte Abbildung verdeutlicht die Ausstattung des Lehrstuhls eingeteilt in die Materialklassen. So können Verfahren wie das CEM (Composite Extrusion Modeling) und das LCM (Lithography-based Ceramic Manufacturing) mehrere Materialklassen verarbeiten, unterliegen jedoch auch der mehrstufigen Fertigungsstrecke.


Aktuelle Forschungsprojekte

"Voxelfill" - Entwicklung eines hybriden Extrusionsverfahrens zur Verringerung der Anisotropie in der additiven Fertigung

Entwicklung grundlegender 3D-Druckparameter für das Voxelfill-Verfahren

In enger Zusammenarbeit mit dem 3D-Druckerhersteller newAIM3D GmbH, Rostock, wird ein neues und bereits patentiertes Verfahren namens "Voxelfill" für den Granulat-3D-Druckprozess etabliert, um die Bauteilqualität insbesondere hinsichtlich der Stabilität in Aufbaurichtung zu verbessern.

 

Extrusionsbasierte additive Fertigungsverfahren sind eine der ersten und beliebtesten Formen des 3D-Drucks. Seit den 1980er Jahren bekannt unter dem Begriff Fused Deposition Modeling (FDM), was mit Strangablageverfahren übersetzt werden kann, sind seitdem hunderte von 3D-Druck-Anlagen auf den Markt gekommen.
Mit sehr wenigen Ausnahmen tragen FDM-Drucker thermoplastisches Material in einem bestimmten Muster auf einer zweidimensionalen Ebene ab, die parallel zum Druckbett verläuft und üblicherweise als x-y-Ebene bezeichnet wird. Dreidimensionale Formen "erwachsen” dann entlang der Aufbaurichtung (z-Achse) durch Aufeinanderschichten einer Reihe von zweidimensionalen Mustern.
Aufgrund dieser Schichtbauweise besitzen additive gefertigte Bauteile einen anisotropen Charakter. Dies bedeutet, dass die mechanischen Eigenschaften der Bauteile eine starke Richtungsabhängigkeit aufweisen - die Festigkeit innerhalb einer Schicht ist in aller Regel höher als die Haftung zwischen den einzelnen Schichten. FDM-Objekte werden aufgrund des hohen Filamentverbrauchs und Zeitaufwands nur selten als Volumenkörper gedruckt. Gedruckte Hohlkörper – also nur mit Außenhülle - sind für die meisten Anwendungen aber ebenso wenig geeignet, da diese nicht robust sind und bei Belastung zu Bruch gehen. Der sogenannte Infill stellt einen Mittelweg zwischen Volumen- und Hohlkörper dar. Bei dieser Füllung handelt es sich um eine sich wiederholende Struktur im Objektinneren, die genutzt wird, um das 3D-Objekt auszufüllen.
Die von NEW AIM3D konzipierte Hybridlösung sieht die Kombination von einem Strangablageverfahren mit einem Spritzgussverfahren vor, welches durch einen schichtübergreifenden Ansatz die Anisotropie erheblich verringern soll. Unter dem Markennamen Voxelfill sollen bei diesem Ansatz Bauteile nicht mehr ausschließlich schichtweise, sondern durch Einsatz von sogenannten Voxeln (volumetrische Pixel) als Volumenbereiche schichtübergreifend spritzgegossen werden. Bei diesem neu konzipierten Verfahren wird im ersten Arbeitsschritt der Infill durch ein Muster aus definierten Kapselstrukturen ersetzt. Diese definieren die Grenzen der schichtübergreifenden Volumenelemente, welche im zweiten Arbeitsschritt spritzgegossen werden sollen. Die Anordnung der schichtübergreifenden Voxel ist bei dieser 3D-Druckstrategie von entscheidender Bedeutung. Bei der Füllung der Volumenbereiche dürfen nicht alle Voxel in einer Ebene spritzgegossen werden, denn dies hätte erneut eine Schwachstelle in Z-Richtung an der „Naht“ der Voxel-Ebene zur Folge. Durch Versetzen der Volumenelemente in halber Höhe der Voxel wird eine Art „Ziegelverbund“ im Bauteil erzeugt. Der Kraftfluss im Bauteil wird umgelenkt und dadurch die Festigkeit gesteigert. Neben der starken Festigkeitserhöhung verbessert sich ebenso die Elastizität der Bauteile in Z-Richtung. Nebenbei steigert Voxelfill als hybrides Spritzguss-Strangablageverfahren die Wirtschaftlichkeit für klassisch vollgefüllte Bauteile enorm. Die benötigte Druckzeit für ein vollgefülltes Bauteil ist mit Volumenelementen des Voxelfill-Verfahrens wesentlich geringer als mit einem reinen Strangablageverfahren bei gleichzeitig höherer Festigkeit.

 

Der Schwerpunkt des Lehrstuhls für Mikrofluidik der Universität Rostock liegt in den verfahrenstechnischen und parametrischen Grundlagenuntersuchungen. Dabei werden verschiedene Materialien auf ihre Verarbeitbarkeit mit dem Voxelfill-Verfahren untersucht. Für eine parallel durchgeführte Modellierung und Simulation des Voxelfill-Prozesses werden geeignete Materialien detailliert analysiert. Mittels Dichteuntersuchungen und mechanischer Charakterisierung der Bauteile werden optimierte Parameterkonfigurationen erarbeitet, um einen möglichst stabilen Prozess sowie eine maximale mechanische Stabilität zu erreichen

 

 

Ansprechpartner: Alexander Ahrend M.Sc, Tim Dreier M.Sc, Dipl.-Ing Philip Tempel

Projektlaufzeit: 05/2024-05/2026

Kooperationspartner: NEW AIM3D GmbH, Rostock

Systementwicklung zur Modifizierung von porösen Bauteilen mittels plasmaunterstützter Beschichtung (PECVD) für die zerstörungsfreie Dichtemessung

Systementwicklung zur Modifizierung von porösen Bauteilen mittels plasmaunterstützter Beschichtung (PECVD) für die zerstörungsfreie Dichtemessung

Das Ziel dieses Projekts ist ein automatisches System zur Modifizierung von porösen Grün-, Braun- und Endbauteilen mittels PECVD entwickelt werden, welches bei der zerstörungsfreien, fertigungsintegrierten Dichtemessung nach dem archimedischen Prinzip zum Einsatz kommt. Mittels PECVD wird dabei eine Funktionsbeschichtung im Nanometerbereich berührungslos auf Bauteile aufgetragen. Diese Funktionsschicht wird anschließend mehrere Funktionen haben. Einerseits kann sie eine Barriere gegen das Eindringen von Flüssigkeiten in poröse Formkörper darstellen und andererseits über eine einstellbare Oberflächenenergie eine definierte Oberfläche erzeugen, die gut benetzbar ist und so die gravimetrische Messung verbessert.

Der Lehrstuhl für Mikrofluidik auf die Entwicklung, additive Fertigung und Charakterisierung poröser PECVD-beschichteter Bauteile für die zerstörungsfreie Dichtemessung konzentrieren. Die PECVD-Beschichtung der Bauteile wird vom Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) durchgeführt, welcher ein Projektpartner in diesem Verbundprojekt ist. Die Überführung der wissenschaftlichen Erkenntnisse in ein industrielles, automatisiertes System sowie die Integration in ein gravimetrisches Dichtemessverfahren erfolgt durch den zweiten Projektpartner Dimensionics GmbH.

Die Automatisierung der Beschichtung verschiedener additiver und poröser Bauteile (Grün-, Braun-, Endbauteile) wird stellt neue Möglichkeiten für eine schnellere Untersuchung der Bauteilproben durch eine gravimetrische Messung dar mit zugleich höherer Messgenauigkeit und geringer Fehleranfälligkeit infolge geringerer Messwertverfälschung. Dies ist grundlegend für den vorgesehenen Einsatz des validierten Beschichtungsverfahrens und des erprobten Demonstrators in industriellen Fertigungsanlagen zur gravimetrischen Dichtebestimmung auch von relativ porösen Grün- und Braunteilen. Ein derart autonomes und genaues Gesamtsystem aus Bauteilbeschichtung und gravimetrischer Dichtemessung als eigenständige Lösung innerhalb industrieller Produktionslinien.

Bearbeiter:

Dr. rer. nat. Abdullah Riaz

Projektlaufzeit:

04/2024 – 12/2025

Gefördert:

Ministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Tourismus und Arbeit M-V, Operationelles Programm für den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung in Mecklenburg-Vorpommern in der Förderperiode 2021 bis 2027 (EFRE-OP M-V).

Verbundpartner:

Dimensionics GmbH

Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP)

Abgeschlossene Forschungsprojekte

DDS-3D: Entwicklung eines hybriden SLA-Inkjet-Prozesses zur Herstellung von Kieferimplantaten mit lokalen Wirkstoffdepots

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines additiv gefertigten Kieferimplantats mit einer zeitlich steuerbaren Wirkstofffreigabe zur Unterstützung des Heilungsprozesses und der Osteogenese des Kieferknochens.

Gefertigt werden soll das Implantat mithilfe eines hybriden 3D-Druckprozesses. Um die Einheilung des Implantates und den Knochenaufbau zu unterstützen wird ein entsprechender Wirkstoff in das Polymerimplantat eingebracht. Dieser wird während des Druckprozesses in speziellen Wirkstoffdepots im Implantat inkorporiert und dann im Gewebe durch Diffusion über einen kontrollierten Zeitraum wieder freigesetzt.

In Kooperation mit den Projektpartnern wird das Modell eines Kieferimplantats erstellt und mit neuartigen Photopolymeren gedruckt, sowie mit den Wirkstoffdepots in entsprechend festgelegter Größe und Lage versehen. Dafür wird eine kombinierte Mikrostereolithographie-Anlage entsprechend eingerichtet.

Das beschriebene Polymerimplantat soll die Nebenwirkungen herkömmlicher Kieferimplantate aus Titan stark reduzieren. Dafür werden mechanische Eigenschaften angestrebt, die dem natürlichen Kieferknochen möglichst ähnlich sind. Durch entsprechende Oberflächengestaltung und die gezielte Freisetzung des inkorporierten Wirkstoffes soll die Osteosynthese gefördert werden.

Bearbeiter: Ahmed Sannan M.Sc.

Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Projektlaufzeit: 09/2021 – 02/2024

Kooperationspartner:

  • M.C. Medizintechnik-Export GmbH & Co. KG,
  • MEGADENTA Dentalprodukte GmbH,
  • Institut für Biomedizinische Technik der Universitätsmedizin Rostock
ZUKUNFT - Zellträger zur Unterstützung kultivierter, neuer Fleischtechnologie

ZUKUNFT - Zellträger zur Unterstützung kultivierter, neuer Fleischtechnologie

„Entwicklung ökonomisch und ökologisch nachhaltiger Zellträger für zellbasierte Fleischprodukte”

 

Im Kooperationsprojekt entwickelt die Innocent Meat GmbH in Partnerschaft mit dem Lehrstuhl für Mikrofluidik einen elementaren Baustein auf dem Weg zu nachhaltigen, industriell hergestellten, zellbasierten Fleischprodukten für die Bioökonomie.

Scaffolds, auch Zellträger oder Mikroträger genannt, sind künstlich erstellte gerüstartige Strukturen auf denen adhärente Zellen in vitro kultiviert werden können. Um im späteren Verlauf einen skalierbaren Prozess entwickeln zu können, müssen die Zellen in vollautomatisierten Bioprozessen einsetzbar sein. Dafür werden Scaffolds benötigt, welche genügend Oberfläche für die Erzeugung großer Zellmassen bereitstellen und in Bioreaktorsystemen eingesetzt werden können. Ebenfalls müssen die Scaffolds aus einem Material bestehen, welches bedenkenlos vom Konsumenten verzehrt werden kann.

Im Projekt werden unterschiedliche Verfahren und Materialien zur Herstellung von kosteneffizienten, skalierbaren und biologisch abbaubaren Scaffolds untersucht und für die fortlaufende Entwicklung in der Bioökonomie bewertet. Ziel ist es, zwei Funktionsmuster von Scaffolds mittels Kryogelierung und Electrospinning herzustellen.

 

 

 

 

Bearbeiter: Tim Dreier M.Sc.

 

Projektlaufzeit: 09/2022 - 08/2024

 

Gefördert: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

 

Verbundpartner: Innocent Meat GmbH

Entwicklung eines prozessintegrierten Parameteranalysesystems für additive Fertigungsanlagen auf Basis künstlicher Intelligenz

Entwicklung eines prozessintegrierten Parameteranalysesystems für additive Fertigungsanlagen auf Basis künstlicher Intelligenz

Ziel des Forschungsverbundprojektes ist die Entwicklung eines auf künstlicher Intelligenz basierenden prozessintegrierten Parameteranalysesystems für additive Fertigungsanlagen. Dazu werden Hard- und Softwarekomponenten entwickelt, welche einerseits die Qualitätssicherung beim additiven Fertigungsprozess unterstützen sowie verbessern und andererseits den Prozess selber optimieren. Hardwareseitig wird ein Datenanalysesystem entwickelt, welche in eine additive Fertigungsanlage integriert werden kann. Die Datenanalyse detektiert, analysiert und überwacht dabei relevante Prozessparameter und kann durch den Einsatz künstlicher Intelligenz (KI)-Algorithmen ein ungünstiges Prozessverhalten beim 3D-Druckvorgang frühzeitig erkennen und Optimierungsstrategien einleiten. Die Softwarekomponente basiert auf der kryptografischen Blockchain-Technologie. Sie definiert die Schnittstellen für die Visualisierung der analysierten Prozessparameter und dokumentiert spezielle Parameter digital, dezentral und transparent. Dadurch soll eine zertifizierte additive Bauteilherstellung ermöglicht werden.

Die Kombination aus KI-basierter Datenanalyse beim Fertigungsprozess und kryptografischer Software zur Qualitätsdokumentation ermöglicht ein völlig neues, ganzheitliches und intelligentes Qualitätssicherungskonzept bei der additiven Fertigung. Zu dieser Thematik wird im Rahmen des Verbundprojektes mit dem Verbundpartner gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsarbeit geleistet.

Bearbeiter: Dipl.-Ing. Erik Westphal

Projektlaufzeit: 01/2020 - 06/2023

Gefördert: Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Gesundheit (M-V), Operationelles Programm für den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung in Mecklenburg-Vorpommern in der Förderperiode 2014 bis 2020 (EFRE-OP M-V)

Verbundpartner: ESD Elektro Systemtechnik Dargun GmbH

Entwicklung und Implementierung von Analyseverfahren für die experimentelle Validierung gravimetrischer Dichtemessungen an additiv gefertigten Bauteilen

Entwicklung und Implementierung von Analyseverfahren für die experimentelle Validierung gravimetrischer Dichtemessungen an additiv gefertigten Bauteilen

Ziel des Forschungsverbundprojektes ist die Entwicklung eines innovativen Systems zur automatisierten, zerstörungsfreien Dichtebestimmung von additiv gefertigten Bauteilen, basierend auf dem gravimetrischen Prinzip, speziell für industrielle Qualitätssicherungsprozesse. Dazu werden Infiltrationsmedien, welche für eine gravimetrische Dichtemessung notwendig sind, hinsichtlich rheologischer Eigenschaften, Benetzbarkeit sowie Langzeitstabilität optimiert. Weiterhin werden in dem Projekt Analysemethoden zur Dichtebestimmung additiv gefertigter Bauteile auf Korrelationen zum neuen, automatisierten System hin untersucht, die aktuell als Industriestandard gelten (Schliffbildanalysen, Micro-CT-Analysen etc.). Untersuchungen werden dabei an additiv hergestellten metallischen, keramischen und kunststoffbasierten Bauteile durchgeführt.

Durch das neue System wird eine automatisierte und zerstörungsfreie Bestimmung der Bauteildichten mit sehr hoher Genauigkeit ermöglicht werden, welche sich speziell für industrielle Qualitätssicherungsprozesse sowie fertigungsintegrierte Messungen eignet. Die Qualitätssicherung hinsichtlich Dichte und Porosität additiv hergestellter Bauteile wird damit hochpräzise sowie kostengünstig. Um dies zu ermöglichen, ist die Kenntnis technologischer Grundlagen zur gravimetrischen Auftriebsmessung sowie zu den rheologischen Eigenschaften der verwendeten Infiltrationsmedien unabdingbar. Zur Validierung des neuen Systems sind weiterhin Vergleiche mit etablierten Qualitätssicherungsprozessen notwendig, um die Grundlage für ein technisch ausgereiftes und attraktives Produkt zu bilden. Zu diesen Schwerpunkten wird im Rahmen des Verbundprojektes mit dem Verbundpartner gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsarbeit geleistet.

Bearbeiter:Dipl.-Ing. Erik Westphal

Projektlaufzeit: 10/2020 - 06/2023

Gefördert:   Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Gesundheit (M-V), Operationelles Programm für den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung in Mecklenburg-Vorpommern in der Förderperiode 2014 bis 2020 (EFRE-OP M-V)

Verbundpartner: DIMENSIONICS GmbH

Entwicklung eines Rapid Tooling Verfahrens für die Herstellung von Werkzeugen für das MIM-Verfahren

Das Composite Extrusion Modelling (CEM) ist ein additives Ferigungsverfahren unter Verwendung von Feedsstocks aus Kunststoffbinder und Metallpulver, die aus dem Metallspritzguss (MIM) bekannt sind. Mit diesem Verfahren können nach den notwendigen Entbinder- und Sinterprozessen schnell komplexe metallische Bauteile hergestellt werden.

Ziel des Kooperationsprojektes ist es, eine neue Prozesskette zur kostengünstigen und schnellen Fertigung von Spritzgußwerkzeugen zu entwickeln. Bisher werden Zeiträume von bis zu acht Wochen benötigt, um ein Spritzgußwerkzeug zu fertigen. Mit der Entwicklung dieses Projektes soll die Bereitstellungszeit auf etwa fünf Tage reduziert werden.

Dazu soll der Ansatz verfolgt werden, über das CEM-Verfahren die Werkzeugformen herzustellen. Dieses Verfahren als noch relative jungen Methode zur Herstellung von additiv gefertigten Bauteilen bietet das Potenzial, durch hohe Aufbauraten gleichwertige Werkzeuge wesentlich schneller herzustellen zu können als im konventionellen Werkzeugbau. Mit dem Verfahren können dann sowohl die Material- als auch die Maschinenkosten gesenkt und gleichzeitig die Probleme der additiven Fertigung bezüglich Eigenspannungen und Materialanpassungen an den einzelnen Maschinen umgangen werden. Werkzeuge können auf diese innovative Weise 4- bis 8-mal schneller und gleichzeitig kostengünstiger hergestellt werden.

Bearbeiter:Dr. rer. nat. Abdullah Riaz

Projektlaufzeit: 04/2021 – 10/2023

Gefördert: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Kooperationspartner: Stenzel MIM Technik GmbH

Verbundprojekt Highspeed-Großraumdrucker

Im Rahmen des Verbundvorhabens wird in enger Zusammenarbeit mit dem Unternehmen AIM3D GmbH ein Highspeed-Großraumdrucker zur Verarbeitung von Keramik-Feedstocks im CEM-Verfahren entwickelt.

Es soll ein additiver Fertigungsprozess entwickelt werden, der es industriellen Anwendern erstmals ermöglicht, einige große bzw. viele kleine keramische Bauteile parallel herzustellen. Im

Gegensatz zur konventionellen Fertigung können somit bereits die Kosten bei kleinen

Stückzahlen drastisch gesenkt werden. Darüber hinaus ermöglicht der additive Herstellungsprozess Formgebungen, die bisher gar nicht oder nur mit großem Aufwand realisierbar waren, wie z.B. Hohlräume oder spezielle Infill-Strukturen zur Gewichtsreduzierung.

Das Verbundvorhaben lässt sich in drei Aufgabenpakete untergliedern:

  • Feedstockentwicklung, -herstellung und -erprobung
  • CEM-3D-Druckparameterentwicklung und Bauteilfertigung
  • Umsetzung eines intelligenten Druckkopfes

Im Rahmen der Druckparameterentwicklung werden kommerzielle CIM-Feedstocks am Markt auf deren Verarbeitbarkeit untersucht. Neben der Analyse der gedruckten Bauteile wird das Entbinderungs- sowie das Sinterverhalten der unterschiedlichen Materialien untersucht. Des Weiteren wird neben der Verwendung von konventionellen CIM-Feedstocks am Lehrstuhl ein eigener keramischer Feedstock entwickelt und mit verschiedenen mechanischen Prüfverfahren getestet.

Ziel dieser Untersuchungen ist ein stabiler Druckprozess von praxistauglichen Bauteilen mit geforderten geometrischen und mechanischen Eigenschaften. Zudem erfolgen theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Weiterentwicklung eines Druckkopfes für das CEM-Verfahren.  

Bearbeiter:Tim Dreier M.Sc.

Projektlaufzeit: 10/2019 - 02/2023

Gefördert: Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Gesundheit (M-V), Operationelles Programm für den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung in Mecklenburg-Vorpommern in der Förderperiode 2014 bis 2020 (EFRE-OP M-V)

Verbundpartner: AIM3D GmbH

DFG Projekt: 3D-gedruckte Drug-Delivery-Systeme mit zeitlich steuerbarer Wirkstofffreisetzung

Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung von Drug-Delivery-Systemen (DDS) mit zeitlich steuerbarer Wirkstofffreisetzung. Diese sollen das implantatbasierte, lokale Verabreichen von Wirkstoffen und Wirkstoffkombinationen mit konkreten vorgegebenen Freisetzungsmechanismen ermöglichen. Zur Herstellung dieser DDS bedarf es eines neuen 3D –Druckverfahrens, welches aus der Kombination aus Mikrostereolithographie und Inkjet-Technologie hervorgehen wird. Mit diesem Verfahren soll der Grundkörper eines Implantates über die stereolithographische Vernetzung erzeugt und im selben Prozess die Wirkstoffbeladung über Inkjet-Module erfolgen. Die entstandenen Drugdepots ermöglichen eine gesteuerte und vorhersagbare Wirkstofffreisetzung, da Eigenschaften, wie die Wirkstoffkonzentration, während des Prozesses angepasst werden können.

Die Bearbeitung des Projektes erfolgt in Zusammenarbeit mit dem Institut für Biomedizinische Technik der Universität Rostock.

Bearbeiter: M.Sc. Jan Konasch

Projektlaufzeit: 01.09.2017 - 31.08.2019

Additive Fertigung von Reinkupfer- und Kaltarbeitsstahl-Bauteilen mit dem CEM Verfahren

Das Composite Extrusion Modeling (CEM) ist ein additives Fertigungsverfahren unter Verwendung von granularen, aus dem Pulverspritzgießen bekannten Ausgangsmaterialien. Durch angeschlossene Entbinder- und Sinterprozesse können so metallische und keramische Bauteile additiv gefertigt werden

Im Rahmen des Projektes sollen für das CEM-Verfahren optimierte Feedstocks auf Basis eines Polyamid-Bindersystems entwickelt werden. Ziel ist die erstmalige Fertigung von Reinkupfer- und Kaltarbeitsstahlbauteilen mit einem additiven Fertigungsverfahren. Durch Modellbildung, die die Zusammenhänge zwischen den beeinflussbaren Prozess- und Werkstoffparametern und deren Einfluss auf das Endprodukt beschreibt, soll eine systematische Entwicklung eines Gesamtverfahrens realisiert werden.

Mit der Entwicklung einer keramischen, nach dem Sinterprozess in Pulverform vorliegenden Trennschicht wird das Ziel verfolgt, das bei vielen 3D-Druck-Verfahren notwendige manuelle bzw. spanende Abtrennen der Stützstrukturen zu vermeiden.

Bearbeiter: Erik Sebastian Schmidt M.Sc.

Projektlaufzeit: 02/2019 - 11/2022

Gefördert: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Kooperationspartner: MiMtechnik GmbH, Schmalkalden

Entwicklung einer Inkjet-Technologie zur selektiven Glaslot-Beschichtung von Dentalimplantaten

Entwicklung einer Inkjet-Technologie zur selektiven Glaslot-Beschichtung von Dentalimplantaten

Ziel dabei ist, Implantate zu entwickeln, die nicht nur eine lange Lebensdauer haben, sondern auch gut in den Knochen einheilen, wenig Komplikationen verursachen und nach Möglichkeit auch bei schwierigen Verhältnissen verwendet werden können. Eine Optimierung kann und wird zukünftig vor allem durch die Modifikation der Oberfläche von dentalen Implantaten erreicht werden können. Aktuelle Implantatoberflächen weisen allerdings eine geometrisch ungerichtete Oberfläche nach dem Zufallsprinzip der Strukturierung auf, die durch Sandstrahlen, Ätzen und/oder Beschichten erzeugt wird. Bislang erfolgt die Beschichtung der Hybrid-Implantate manuell bzw. halb-automatisiert mittels Airbrush-Verfahren. Ein neues Verfahren soll auf Basis der Inkjet-Technologie entwickelt werden, um ein bestehendes Bauteil selektiv mit einer neu entwickelten Glaslotsuspension zu beschichten.

Bearbeiter: Sebastian Eilek M.Sc.; Pedram Azizi M.Sc.

Projektlaufzeit: 01/2019 - 12/2021

Gefördert: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Kooperationspartner: Dentallabor Moss GmbH; Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf

Entwicklung von Material und Druckkopf für das Composit Extrusion Modeling

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines additiven Fertigungsverfahrens (3D-Druckverfahren) zur Herstellung von metallischen Bauteilen (Composit Extrusion Modeling). Zunächst werden mittels eines kostengünstigen Extrusionsprozesses - ähnlich dem Fused Deposition Modeling (FDM) Verfahren - additiv Grünteile aus einem metallischen Kompositmaterial gefertigt. Die Teile werden im Anschluss aus dem 3D-Drucker entnommen und in einem Sinterofen gesintert. Auf diese Weise entsteht ein fester metallischer Materialverbund. Da sich weder herkömmliche FDM-Geräte noch die bekannten Kompositmaterialien für einen derartigen Prozess eigenen, wird in Zusammenarbeit mit dem Kooperationspartner sowohl ein Extrusionssystem bestehend aus Druckkopf und Materialzufuhr als auch ein geeignetes Kompositmaterial entwickelt.

Bearbeiter: Clemens Lieberwirth M.Sc.

Laufzeit: 03/2015 - 31.08.2017

Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Koorperation: Bernhardt Kunststoffverarbeitung GmbH 3dk.berlin