HZG Onderzoekt Hybride Structuren met Behulp van 3D Printtechnologie

HZG Onderzoekt Hybride Structuren met Behulp van 3D Printtechnologie

Omdat energie-efficiëntie een zeer belangrijk doel van vrijwel elk industrieel bedrijf wordt, voeren veel onderzoeksinstituten onderzoek uit naar materialen en oplossingen die kunnen helpen bij het behoud van grondstoffen en energiebronnen. Onder dergelijke instituten is het Duitse Helmholtz-Zentrum Geesthacht dat gebruik maakt van VSHAPER PRO 3D Printer om metaal-polymeerhybride structuren te analyseren.

Helmholtz-Zentrum Geesthacht richt zich op de ontwikkeling en het testen van vooral lichtgewicht en geavanceerd materialen. Deze materialen kunnen bij industriële toepassing de effectiviteit van het energiegebruik in productieprocessen aanzienlijk verbeteren. Een belangrijk doel van het instituut is het behoud van grondstoffen en energiebronnen.

De ontwikkeling van nieuwe materialen en fabricage technieken is reeds een succes geworden voor verschillende industrieën, zoals bij transport, medische apparatuur en civiele techniek. De ontwikkeling van nieuwe lichtgewicht legeringen, zoals aluminium, magnesium en titanium, evenals geavanceerde op polymeren gebaseerde materialen, zoals vezelversterkte kunststoffen (FRP) en nanocomposieten, heeft het huidige paradigma van lichtgewicht constructies veranderd. Hierdoor zijn alternatieve en geavanceerde verbindingstechnieken nodig om deze verschillende materialen te kunnen verbinden.

Bij Helmohltz-Zentrum Geesthacht zijn innovatieve technieken ontwikkeld, zoals FricRiveting, Injection Clinching Joining (ICJ), Wrijving spotlassen / -verbindingen (FSpW/J) en Ultrasonic Joining. Deze technologieën zijn ontworpen om te proberen de beperking die wordt gevonden in de huidige verbindingsmethoden voor metalen op te lossen of te verkleinen. Het AddJoining-concept – de meest recente uitvinding van HZG (octrooi aanvraagnummer DE 10016121267.9) – maakt gebruik van de principes van verbindings- en polymeeradditieven laagproductie om gelaagde metaal-polymeerhybride structuren te vervaardigen. Een van de apparaten die gebruikt worden voor de ontwikkeling van AddJoining is de VSHAPER PRO.

Het AddJoining fabricageproces kent 6 stappen: het klemmen van een metaalsubstraat, material toevoeren via de extruderkop, aanbrengen eerste polymeerlaag, aanbrengen tweede polymeerlaag, verwijderen van de klemmen en het eindproduct – legt Prof. Dr. Sergio Amancio van HZG.


Dit is een voorbeeld van het AddJoining fabricageproces gebruik makend van de Fused Deposition Modelling techniek.
(Afbeelding met dank aan Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Duitsland)

Tijdens de zoektocht naar de juiste 3D Printer waren de wetenschappers van HZG op zoek naar flexibiliteit om diverse parameters te kunnen beïnvloeden om mechanische duurzaamheid te verbeteren en om te kunnen printen met engineeringkunststoffen zoals PEEK en PEI.

De VSHAPER PRO is de beste 3D printer die beschikbaar is voor het printen van high-performance polymeren – zegt Rielson Falck, PhD candidaat van Helmholtz-Zentrum Geesthacht uit de groep van Prof. Dr. Sergio Amancio, die deze printer gebruikt voor zijn onderzoek.


Single-lap combinatie van metaal en polymeer ontwikkeld op basis van het AddJoining-concept met behulp van de VSHAPER PRO 3D-printer.
(Foto met dank aan Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Duitsland).

Wetenschappers uit Helmholtz-Zentrum Geesthacht onder leiding van Prof. Dr. Sergio Amancio werken momenteel aan de ontwikkeling van las- en verbindingsprocessen en toepassingen van metaal-polymeerhybride structuren en grootschalige 3D-Print toepassingen op basis van eigen verwerkingsmethoden.