Extrusionswerkzeuge auf Basis von Additive Manufacturing – ExAM

Die Extrusion ist das Hauptverfahren der kontinuierlichen Verarbeitung von Kunststoffen und erfährt ein breites Anwendungsgebiet von Fensterprofilen bis hin zu Schläuchen für den medizinischen Einsatz. Die Wirtschaftlichkeit von Extrusionsanlagen wird signifikant von dem erreichten Durchsatz bestimmt. Hierbei ist jedoch nicht immer das Plastifiziervermögen des Extruders der begrenzende Faktor, sondern die Qualität des Extrudats, welche vor allem vom Werkzeug abhängig ist.
Das ExAM Forschungsvorhaben hat sich daher die Leistungssteigerung von Extrusionswerkzeugen durch optimale Auslegung der Werkzeuggeometrie unter Zuhilfenahme von Additiven Fertigungstechnologien (engl. additive manufacturing, AM) zum Ziel gesetzt. Dadurch soll der Durchsatz von Extrusionsanlagen bei gleichbleibender oder verbesserter Qualität gesteigert werden. Das Vorhaben betrachtet hierzu die Herstellung technischer Profile sowie die Produktion von Katheterware für den medizinischen Einsatz mit den relevanten Qualitätsmerkmalen Dimensionsstabilität bzw. Zytotoxizität. Die ausgewählten Anwendungsfälle stellen zum einen die hohen technischen Anforderungen an komplexe Profile sowie zum anderen hohe Anforderungen an Materialschonung der Extrusionswaren bei der Verarbeitung dar.
Das Ziel ist die Hebung der Potentiale der Additiven Fertigung für die Werkzeuge der Extrusion und damit den Prozess selbst. Die Ergebnisse münden in der Erstellung einer systematischen Gestaltungsmethodik von Extrusionswerkzeugen unter Zuhilfenahme der additiven Prozesskette. Mithilfe von simulationsbasierten Ansätzen sollen Belastungen und Anforderungen erfasst und Topologieoptimierungen umgesetzt werden, welche die Gestaltungsfreiheit der AM ausnutzen.