Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

FKM: Automotive-Bauteile aus PA 6 im 3D-Druck

Für den After-Sales-Service eines Automobil-Herstellers fertigt FKM Luftkanal-Elemente aus PA6. (Foto: FKM)

Für den After-Sales-Service eines Automobil-Herstellers fertigt FKM Luftkanal-Elemente aus PA6. (Foto: FKM)

Wegen seiner ausgewogenen mechanischen Eigenschaften und seiner Temperaturfestigkeit hat sich PA 6 gerade in der Automobil-Industrie als Standardwerkstoff etabliert. Bis dato war es allerdings nicht möglich, dieses Thermoplast in einem Schichtbau-Verfahren des 3D-Printing zu verarbeiten, um daraus beispielsweise Kleinserien und Ersatzteile herzustellen. Nun ist es dem deutschen Unternehmen FKM Sintertechnik, Biedenkopf, erstmals gelungen, auf einer eigens dafür modifizierten Hochtemperaturanlage lasergesinterte Serienbauteile aus PA 6 zu produzieren.

Aufgrund seiner relativ hohen Schmelztemperatur von 222 °C ließ sich der technische Kunststoff PA 6 bislang auf keiner 3D-Printing-Anlage verarbeiten. Seit wenigen Wochen jedoch verfügt FKM Sintertechnik als erstes deutsches Unternehmen über eine spezielle, für die Verwendung von Hochtemperatur-Kunststoffen optimierte Lasersinter-Maschine mit einem Bauraum von 250 x 250 x 330 mm, in der sich Formteile aus PA 6 schnell und wirtschaftlich ab Losgröße 1 fertigen lassen. Zu den ersten Kunden, die davon profitieren, gehört ein namhafter Automobil-Hersteller. Für seinen After-Sales-Service erhält er von FKM Sintertechnik Ersatzteile aus PA 6 für den Einsatz im Motorraum. Dabei handelt es sich um Luftkanal-Bauteile mit Klemmnut, Stabilisierungsrippen, Befestigungsflansch und zahlreichen Anbauelementen. Dabei handelt es sich um hochfunktionelle Einbauteile von mittlerer Größe und Komplexität. Produziert werden sie abrufbereit als On-Demand-Serien mit mittleren Stückzahlen.

Formstabil und verschleißfest

Nach dem 3D-Printing werden die Luftkanal-Bauteile aus dem PA6-Pulverbett befreit. (Foto: FKM)

Nach dem 3D-Printing werden die Luftkanal-Bauteile aus dem PA6-Pulverbett befreit. (Foto: FKM)

Die auf der modifizierten High-Temperature-Lasersintermaschine bei FKM Sintertechnik hergestellten Bauteile aus PA 6 erweisen sich in einem Temperaturbereich von -30 °C bis etwa 120 °C als formstabil, und überzeugen auch hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften. Denn das PA 6 verleiht ihnen eine Zugfestigkeit von 75 MPa, ein Zugmodul von 3.750 MPa und ein Biegemodul von 3.200 MPa. Damit verfügen die lasergesinterten Bauteile also auch über eine hohe Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit und eine gute Schwingungsdämpfung. Sie erweisen sich in der Praxis als zäh und ermüdungsresistent und sind außerdem chemisch beständig gegen Benzin, Öl und Fett. Dank dieser Eigenschaften eignen sich die PA 6-Bauteile von FKM hervorragend für Serienanwendungen in Automobilbau und Fahrzeugtechnik.

Einzigartiges Oberflächen-Finishing

Sauberstrahlen eines PA6-Bauteils in der Lasersinter-Fabrik. (Foto: FKM)

Sauberstrahlen eines PA6-Bauteils in der Lasersinter-Fabrik. (Foto: FKM)

Insbesondere für die Realisierung von Formteilen aus PA 6 mit erhöhten optischen, haptischen oder fluidtechnischen Ansprüchen hat FKM Sintertechnik eine weitere einzigartige Innovation zu bieten: Das Smooth-Finishing. Dieses rückstandsfreie Verfahren ist eine Eigenentwicklung des Unternehmens und verleiht den PA 6-Teilen eine glatte und glänzende Oberfläche. Alle sonstigen Werkstoff-Eigenschaften des Materials bleiben unbeeinflusst. Weil aber beim Smooth-Glätten auch alle innenliegenden und nicht sichtbaren Bereiche eines Bauteils lückenlos erreicht werden, ist das Verfahren gerade für die strömungstechnische Optimierung fluidtechnischer Komponenten von großer Bedeutung.

Die fertigen Bauteile mit Klemmnut, Stabilisierungsrippen, Befestigungsflansch und zahlreichen Anbauelementen liefert FKM als On-Demand-Serien in mittleren Stückzahlen. (Foto: FKM)

Die fertigen Bauteile mit Klemmnut, Stabilisierungsrippen, Befestigungsflansch und zahlreichen Anbauelementen liefert FKM als On-Demand-Serien in mittleren Stückzahlen. (Foto: FKM)

Die für den Automobil-Hersteller in der Lasersinter-Fabrik von FKM gefertigten Serienteile aus PA 6 sind zugleich ein weiterer Beleg für die formgeberischen Vorteile des Lasersinterns. Komplizierte Hinterschneidungen, innenliegende Strukturen und die Integration vieler Funktionalitäten lassen sich mit dieser 3D-Printing-Technologie sehr einfach und mit hoher Genauigkeit realisieren. Das eröffnet Designern und Konstrukteuren – auch außerhalb der Automobil-Industrie – große Freiheiten bei der Gestaltung innovativer Geometrien aus PA 6.

Übrigens: Die Entwicklung in Sachen PA 6 schreitet in großen Schritten voran. Denn derzeit arbeitet FKM gemeinsam mit den Werkstoff-Herstellern an einer kohärent schwarzen Variante von PA 6 sowie einer gefüllten Ausführung. Während FKM mit dem schwarzen PA 6 vor allem den Wünschen vieler Automobil-Designer entgegen kommt, verleihen Fülladditive dem Thermoplast eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit.

www.fkm-sintertechnik.de

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