3D-Druck in der Lebensmittelindustrie – HygAM 2

Der Metall-3D-Druck hat sich in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt als alternatives Fertigungsverfahren etabliert. In der Lebensmittel- und Pharmaindustrie kommt er vor allem wegen der Unsicherheit gegenüber hygienischen Risiken aufgrund mangelnder Oberflächenqualitäten kaum zum Einsatz. Um dem entgegenzutreten, konnten im Vorgängerprojekt erste wichtige Schritte erzielt werden: 3D-Druckstrategien wurden optimiert, geeignete Nachbearbeitungsverfahren zur Verringerung der Oberflächenrauheit verifiziert und reinigungsfördernde Makrostrukturen identifiziert. Die Ergebnisse für Bauteile mit einer Nennweite DN25 sind vielversprechend. Jedoch ist die erreichte Oberflächenqualität für hochempfindliche Anwendungen noch nicht ausreichend. Der Einsatz von Stützstrukturen und die Substitution des kreisförmigen Querschnitts durch eine Tropfenform sind weitere Herausforderungen.

Diese Hemmnisse zum Einsatz des 3D-Drucks in hygienekritischen Anwendungen sollen in einem Anschlussprojekt beseitigt werden. Dazu werden drei hauptsächliche Forschungsstränge verfolgt. Das Fraunhofer IWU befasst sich mit der Weiterentwicklung des kathodenbasierten, elektrochemischen Nachbearbeitens von 3D-gedruckten Bauteilen mit kleinen Innendurchmessern. In einem zweiten Strang wird am Fraunhofer IVV ein Testverfahren zur Bewertung der Reinigbarkeit für kleine durchströmte Querschnitte entwickelt. Der dritte Forschungsstrang umfasst die Optimierung der Oberflächentopologie komplexer durchströmter Bauteile mithilfe von numerischen Strömungssimulationen, ebenfalls am Fraunhofer IVV. Begleitend erfolgt die kontinuierliche experimentelle Bewertung der Oberflächentopologie und Reinigbarkeit der Weiterentwicklungen. Zuletzt werden die Forschungsergebnisse an einer anwendungsnahen Baugruppe im Labor- und industriellen Umfeld validiert.

Ergebnis des Projektes ist die Ertüchtigung additiver Fertigungsverfahren, insbesondere Laser-Strahlschmelzen, für die Herstellung beliebig geformter, nicht oder nur schwer konventionell herstellbarer Innengeometrien aus Edelstahl in einer für hygienisch sensible Bereiche geforderten Qualität. Dies ermöglicht die breite Anwendung des Metall-3D-Drucks zur effizienten und kostengünstigen Herstellung von Kleinserien, kundenspezifischen Produkte und Ersatzteilen.