Kudernak kooperiert mit Forschungsinstitut

Innovatives 3D-Druckverfahren spart Kosten, Zeit und Material

Im Forschungs- und Entwicklungsprojekt „HyFeDi“ – Hybride Fertigung von Dichtungen – entwickeln die Kudernak GmbH aus Rödermark und das Institut für Druckmaschinen der TU Darmstadt ein Verfahren, das die subtraktive und die additive Fertigung kombiniert. Das Projekt ist Teil des von der IHK Offenbach am Main mitinitiierten Forschungsnetzwerks „Future Factory“.

Kudernak-Projektleiter Cornelius Glitzner (l.) und Daniel Laumann, Projektverantwortlicher beim Institut für
Druckmaschinen der TU Darmstadt, begutachten additiv gefertigte Halbzeuge aus Hochleistungskunststoff. Foto: Pauline Brumm

Das Unternehmen hat langjährige Erfahrung in der Verarbeitung von Hochleistungskunststoffen. Die Kudernak GmbH produziert seit mehr als 40 Jahren dynamische und statische Dichtungen aus PTFE (unter dem Markennamen „Teflon“ bekannt), umhüllte PTFE-Dichtungen sowie Konstruktionsbauteile aus Hochleistungskunststoffen.

Ziel des Forschungsprojekts im Rahmen der Förderinitiative Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand(ZIM) ist ein neuartiges Verfahren, das die Stärken der additiven und der subtraktiven Fertigung vereint. Dr. Jürgen Willmann, Geschäftsführer der Kudernak GmbH, ist zuversichtlich: „Wir erwarten, dass es gegenüber konventionellen Verfahren Materialeinsparungen von bis zu 90 Prozent, eine kürzere Fertigungsdauer und niedrigere Lagerkosten ermöglicht. Dadurch können geringe Stückzahlen und Prototypen kostengünstiger und schneller produziert werden.“

Besonders signifikant kommen die Vorteile bei teuren, schwer verarbeitbaren Hochleistungskunststoffen wie Polyetheretherketon (PEEK) zum Tragen. Dieser hochtemperaturbeständige Thermoplast ist gegenüber fast allen Chemikalien beständig und für Dichtungssysteme besonders geeignet. Entsprechend bildet er den Maßstab für das Projekt. Wegen seiner spezifischen Eigenschaften konnte PEEK bisher nicht im herkömmlichen additiven Verfahren (Fused Deposition Modeling) gedruckt werden. Hinderlich sind ein Schmelzpunkt von 343 °C (Glasübergangstemperatur 143 °C) und ein starker Wärmeverzug, gepaart mit einer unerwünschten Porenbildung. Zudem spielt eine gleichmäßige Kristallisation eine wichtige Rolle. Das Institut für Druckmaschinen entwickelte einen Drucker, der Verarbeitungstemperaturen von über 400 °C an der Düse sowie homogene 200 °C auf der Druckplatte zulässt. Diese Druckstrategie reduziert die Poren und steigert die relative Dichte von 86 auf über 95 Prozent. Simultan entwickelte Kudernak ein Einspannverfahren zur anschließenden subtraktiven Bearbeitung auf der Drehmaschine.

Die Bauteile werden sehr grob nahe der Endkontur im 3D-Druckverfahren hergestellt. Um ihnen die endgültige Form und Präzision zu geben, werden sie in ein Dreh-Fräszentrum eingespannt, und dort entsprechend zerspanend – also subtraktiv – bearbeitet.

Mit dem Verfahren können unterschiedliche Druckerzeugnisse bis 280 mm auf unterschiedlichsten Drehmaschinen positioniert und bearbeitet werden. Erste Tests mit kleineren PEEK-Bauteilen haben erfolgreiche Ergebnisse geliefert: Die Bauteile werden gedruckt, die subtraktive Bearbeitung bringt die Präzision und die Dichtheit überzeugt.

www.kudernak.de

Innovative Ideen fördern

Das Team Innovation der IHK bringt Unternehmer mit innovativen Ideen mit den passenden Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft zusammen und unterstützt sie dabei, Fördergelder zu beantragen.

www.future-factory-netzwerk.de

Kontakt

Frank Irmscher
Telefon 069 8207-243
innovation@offenbach.ihk.de