SKZ Plastics Center oraz Fraunhofer IPA prowadzą prace badawcze nad modyfikacją procesu Polymer Powder Bed Fusion, PBF-LB/P, dla tworzyw sztucznych. Projekt PimP koncentruje się na obniżeniu temperatury złoża proszkowego, aby ograniczyć starzenie materiału, które w obecnie stosowanym podejściu jest trudne do uniknięcia. W standardowym procesie proszek z tworzywa jest wstępnie podgrzewany do temperatury bliskiej temperaturze topnienia, co oznacza pracę w warunkach quasi-izotermicznych. Takie warunki powodują istotne obciążenie termiczne proszku. Materiał, który nie został zespolony w detal, ulega szybkiemu starzeniu, a w części przypadków może być ponownie wykorzystany jedynie w około 50 proc. W praktyce przekłada się to na wysoki poziom strat materiałowych, a tym samym na wyższe koszty i większe obciążenie środowiskowe.
W projekcie PimP partnerzy rozwijają proces nieizotermiczny z obniżoną temperaturą złoża proszkowego. Założeniem jest wyraźne zmniejszenie starzenia proszku przy wykorzystaniu istniejących urządzeń, z których korzystają między innymi małe i średnie przedsiębiorstwa. Takie podejście ma umożliwić ograniczenie kosztów materiałowych i zużycia zasobów bez konieczności wdrażania całkowicie nowych platform maszynowych. Jak wyjaśnia Christian Schlör z działu rozwoju i badań materiałowych w SKZ, „Naszym celem jest znaczące zwiększenie możliwości ponownego wykorzystania proszków przy jednoczesnym utrzymaniu jakości komponentów na poziomie dzisiejszych standardów przemysłowych. W ten sposób tworzymy podstawy dla znacznie bardziej ekonomicznego i zrównoważonego procesu PBF”.
Surowce i parametry ekspozycji w centrum prac
Istotnym obszarem projektu jest identyfikacja odpowiednich surowców proszkowych oraz właściwości materiałowych istotnych dla procesu niskotemperaturowego. Równolegle badacze opracowują nowe strategie ekspozycji, które mają kompensować dodatkowe zapotrzebowanie energetyczne wynikające z niższej temperatury komory roboczej. Zakłada się zastosowanie wielokrotnych kroków naświetlania oraz adaptacyjnych parametrów lasera. Ma to zapewnić, że w zmienionych warunkach termicznych wytwarzane elementy zachowają wysoką wytrzymałość mechaniczną i odpowiednią jakość powierzchni.
Odkształcenia detali i ocena opłacalności
Szczególnym wyzwaniem pozostają odkształcenia detali wywołane silnymi gradientami temperatury. Projekt przewiduje ukierunkowaną optymalizację procesu, aby ograniczyć te zjawiska i wyznaczyć stabilne okna procesowe dla zastosowań przemysłowych. Po zakończeniu prac opracowane strategie niskotemperaturowe mają zostać porównane z aktualnym stanem techniki, zarówno pod względem technicznym, jak i ekonomicznym. Taka analiza ma dostarczyć użytkownikom podstaw do oceny potencjalnych scenariuszy wdrożenia.
Projekt PimP jest finansowany w ramach programu Joint Industrial Research, IGF, pod numerem dofinansowania 01IF24822N. Okres realizacji projektu przewidziano od 1 marca 2026 roku do 28 lutego 2028 roku. Za obsługę projektu odpowiada German Aerospace Center, DLR, a finansowanie zapewnia Federalne Ministerstwo Gospodarki i Ochrony Klimatu Niemiec, BMWK.
