Jahrelang waren Thermoplaste das Arbeitstier der additiven Fertigung (AM). Sie sind relativ einfach zu verarbeiten, verfügbar und mit vielen heutigen industriellen 3D-Druckern kompatibel. Von Prototypen bis hin zu Produktionswerkzeugen haben Thermoplaste dazu beigetragen, den 3D-Druck in Fabriken der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Verteidigung und der Konsumgüterindustrie voranzutreiben. Doch da die Branche größere und anspruchsvollere Anwendungen übernimmt, stoßen die Hersteller zunehmend an die Grenzen dessen, was Thermoplaste leisten können.
Einige Anwendungen stellen höhere Anforderungen an Materialien. Teile, die in Flugzeugen, Verteidigungssystemen und anderen rauen Umgebungen eingesetzt werden, müssen oft hohen Temperaturen und starker Beanspruchung über lange Zeiträume standhalten. Das führt Forscher und Hersteller dazu, sich Duroplaste genauer anzusehen – eine Materialart, die in der traditionellen Fertigung seit Jahrzehnten weit verbreitet ist.
Im Gegensatz zu Thermoplasten sind Duroplaste so konzipiert, dass sie nach dem Aushärten ihre Form behalten und nicht wieder eingeschmolzen und umgeformt werden können. Das macht sie nützlich für Anwendungen, bei denen Teile Hitze standhalten und ihre Leistung über die Zeit bewahren müssen.
Die Herausforderung besteht darin, dass Duroplaste traditionell schwierig in großformatige AM-Systeme zu integrieren waren. Aber genau hier sah das in Ohio ansässige Unternehmen JuggerBot 3D eine Chance. Die Firma aus Youngstown hat sich mit großformatigen Pellet-Extrusionssystemen für industrielle Anwendungen einen Namen gemacht. Und durch mehrjährige Forschungsarbeit machte sie sich daran, die Verarbeitung von Thermoplasten und Duroplasten in einer einzigen Plattform zu vereinen.
Diese Arbeit führte zur Entwicklung der großformatigen Maschine H6-106, einem Hybridsystem, das im Rahmen eines America-Makes-Projekts entstand, das vom Büro des Unterstaatssekretärs für Forschung und Technik des Verteidigungsministeriums finanziert und durch das Air Force Research Laboratory (AFRL) verwaltet wird. Das Projekt ging aus einem 4 Millionen Dollar schweren AFRL-Auftrag hervor, den JuggerBot im Jahr 2024 zur Weiterentwicklung dieser Technologie erhielt.
Laut JuggerBot adressiert das Projekt einen wachsenden Bedarf in der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigung nach Materialien, die eine höhere Haltbarkeit und thermische Leistung bieten als viele konventionelle additive Fertigungsmaterialien.
Die auf der Tradesman-Plattform des Unternehmens basierende H6-106 kombiniert eine pelletgespeiste Extrusionstechnologie mit einem Zweikomponenten-Harz-Zufuhrsystem. Die Maschine kann sowohl Thermoplaste als auch Duroplaste verarbeiten und verfügt über eine vollständig geschlossene, beheizte Kammer, die stabile Bedingungen während des Drucks schafft.
Für JuggerBot ist das übergeordnete Ziel, die Palette der für großformatige AM verfügbaren Materialien zu erweitern. Wenn Hersteller erfolgreich sowohl mit Thermoplasten als auch mit Duroplasten drucken können, hätten sie mehr Optionen für Werkzeuge und andere Anwendungen, die höhere Leistung erfordern.