Produktion großflächiger Bauteile mit Funktionselementen durch additiv ergänztes Thermoformen
Ref-Nr: TA-14/108TLB
Kurzfassung
Das Verfahren Kombiniert die Fertigungstechniken Thermoformen und 3D-Druck zu einer wirtschaftlichen Fertigungsvariante zur Herstellung großflächiger funktionsintegrierter Bauteile. Die Anordnung der Prozessschritte ist beliebig und so eröffnen sich neue Spielräume ohne die bisher geltenden Restriktionen. So entstehen auch in Kleinserien oder von der Rolle hochwertige Flächenelemente.
Hintergrund
Für großflächige Kunststoffteile ist das Thermoformen ein wirtschaftlicher Herstellungsprozess. Das Verfahren bietet für die Produktion dünnwandiger Produkte mit hoher Anforderung an die Oberflächenqualität diverse Vorteile, wie die Möglichkeit einer hohen Taktung. Bisher ist so die Einbringung funktionaler Elemente nicht möglich. Daher ist man bspw. für einclipbare Teile in der Automobilindustrie auf das teurere Spritzgießen angewiesen.
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Problemstellung
Um große Kunststoffteile wie Verkleidungen, für die sich aufgrund von Größe und der Anforderung an die Oberflächengüte das Thermoformen anbieten würde, mit Funktionsmerkmalen wie Schnapphaken auszustatten, ist bisher ein mehrstufiger Prozess notwendig (Halbzeugherstellung, Thermoformen, Weiterverarbeitung). Da dies meist unwirtschaftlich ist, wird häufig auf das klassische Spritzgießen zurückgegriffen. Es bietet zwar eine höhere Gestaltungsfreiheit, erlaubt aber eine weniger hohe Taktung und Werkzeuge sind vergleichsweise teuer.
Lösung
Mit dem neuen Fertigungsverfahren könnte das Thermoformen nun weiter in den Fokus rücken, denn es erlaubt die variable Einbringung von Funktionselementen vor oder nach dem Umformen. Es handelt sich um einen Prozess bei dem in beliebiger Reihenfolge mittels 3D-Druck Funktionselemente auf das Halbzeug oder Bauteil aufgebraucht werden, und das Halbzeug mittels eines klassischen Thermoform-Prozesses umgeformt wird. Das eröffnet neue Spielräume ohne die bisher geltenden Restriktionen; auch In-line-3D-Druck für die Verarbeitung von Rollenware ist so realisierbar, was ein großes Einsparpotenzial birgt. Funktionselemente können rückseitig angebracht werden, ohne dass dies auf der Außenseite sichtbar ist.
Vorteile
- geringere Umformdrücke = günstigere Werkzeuge
- Wirtschaftliche Herstellung großflächiger funktionsintegrierter Bauteile auch in Kleinserien
- Weniger Restriktionen & höhere Flexibilität
- Zusätzliche Funktionsintegration möglich
- Feste Verbindung von Fläche und Element bei ebener und hochwertiger Sichtfläche
Anwendungsbereiche
An der Universität Stuttgart wurde nun ein Kombi-Verfahren aus 3D-Druck und Thermoformen entwickelt, mit dem sich auch große Bauteile mit integrierten Funktionselementen günstig herstellen lassen. Die Technik vereint die Vorteile beider Verfahren und profitiert somit von hohen Oberflächenqualitäten bei gleichzeitig großer Gestaltungsfreiheit. So wird erstmals die wirtschaftliche Produktion komplexer Flächenelemente auch in geringen Stückzahlen möglich. Die Reihenfolge der Verfahrensschritte ist variabel, was das potenzielle Anwendungsspektrum des Verfahrens vervielfacht.
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.
Anbieter

Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH
Dr.-Ing. Florian Schwabe
+ 49 721 790 040
fschwabe@tlb.de
www.tlb.de
Adresse
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe
Entwicklungsstand
Machbarkeit
Patentsituation
- DE anhängig
Stichworte
Thermoformen, 3D-Drucken, Funktionsintegration, Fügen, Kleben, Schweißen, additiv ergänztes Thermoformen, großflächige Kunststoffbauteile