Toray Engineering hat auf der „JEC World 2024“ in Paris eine 3D-Formmaschine für Carbonfaserverbundmaterial vorgestellt. Die Maschine verwendet die innovative Core-Shell-Methode.
Objekte, die mit 3D-Druckern hergestellt werden, weisen eine Anisotropie in Bezug auf Festigkeit und Steifigkeit auf. Der Grund dafür ist, dass die Maschinen Harz- und Metallmaterialien in vertikaler Richtung schichten. Die mechanische Stabilität ist dadurch in vertikaler Richtung geringer als in horizontaler. Die von Toray Engineering entwickelte „Core Shell CF Composite Material 3D Molding Machine” verfolgt einen neuen Ansatz. Bei der „Kernschalenmethode“ erzeugt ein lichthärtender 3D-Drucker schrittweise eine Schale, die als Form dient und fortlaufend mit dem duroplastischen CF-Verbundmaterial ausgegossen wird. Im Anschluss wird das flüssige CF-Verbundmaterial auf einmal aushärtet. So gelingt es, Formteile ohne Anisotropie herzustellen, denn im Prinzip sind Festigkeit und Steifigkeit innerhalb des Formteils gleichmäßig – zumindest das CFK weist keine vertikale Schichtstruktur auf. Durch dieses Formgebungsverfahren können Formteile aus CF-Verbundwerkstoffen also mit höherer Festigkeit und Steifigkeit hergestellt werden.
Der Füllmechanismus für das Kernmaterial nutzt den Arbeitsraum im Stereolithografie-3D-Drucker effektiv aus. Die Core Shell CF Composite Material 3D Molding Machine verarbeitet duroplastisches Epoxidharz, das gemahlene Carbonfasern (CF) enthält, und ermöglicht Formteile mit hoher Steifigkeit und hoher Festigkeit. Mögliche Anwendungen sind z. B. verschiedene Prototypenteile, Vorrichtungen, leichte und hochfeste Strukturen und medizintechnische Produkte.
Ein Video von Toray Engineering erklärt, wie die Core Shell Methode funktioniert: https://tinyurl.com/TRENG-Core-Shell