Ziel der Entwicklung
Mit der Bearbeitung des vorliegenden Projektes werden ein Material und ein spezielles Herstellungsverfahren für Formeneinsätze in Spritzgussmaschinen als auch ein Basismaterial für funktionsfähige Bauteile entwickelt. Diese Formeneinsätze sollen hinsichtlich der Verschleißfestigkeit gegenüber abrasiven Spritzgussmaterialien eine wesentlich höhere Qualität als Hochleistungskunststoffe und Aluminium aufweisen und den Eigenschaften von gehärteten Stahl möglichst nahekommen. Um diese Formeneinsätze wirtschaftlich herstellen zu können, wird die additive Fertigungstechnik des 3D-Druckens im Gegensatz zu dem wesentlich kostenaufwendigeren CNC- bzw. HSC-Fräsen favorisiert. Zudem werden voraussichtlich diese keramikähnlichen Körper nach einem Temperprozess noch verschleißfester und zudem wärmeleitfähiger.
Vorteile und Lösungen
Aufgrund langjähriger Erfahrungen zur Geopoymerforschung wird ein kalthärtendes keramikähnliches Grundmaterial auf Basis von Alumosilikaten entwickelt. Dieses wird zur Erhöhung der Festigkeit und Flexibilität folgendermaßen weiter modifiziert:
- Etablierung von Zn-O - Strukturen als Netzwerkbildner
- Einsatz von silanisiertem Graphenoxid.
Weiterhin werden zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit als Füllstoff bestimmte Fraktionen von Korundpartikeln eingesetzt.
Für die Eignung als 3D-druckfähiges Material werden die thixotopischen Eigenschaften eingestellt.
Maßnahmen, die zur stabilen Thixotropie führten waren:
- Zusatz von pyrogener Kieselsäure
- Zusatz von organophoben Schichtsilikat
- Zusatz einer Lösung von Polyhydroxycarbonsäureamiden zur Verstärkung der rheologischen Wirksamkeit von pyrogener Kieselsäure und Schichtsilkat
- Lineare Partikelgrößenverteilung der Korundpartikel.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die Kosten für Soft – und insbesondere Hard Tooling und Prototyping sind hoch. Die Kosten für Soft Tooling rangiert im Bereich von einigen Hundert bis wenigen Tausend Dollar während für Hard Tooling werden höhere Anschaffungskosten im Vergleich zu Soft-Tooling gefordert. Der Preis kann je nach Komplexität und Größe zwischen einigen Tausend und Zehntausenden Dollar liegen.
Demgegenüber sind die geschätzten Kosten für das entwickelte 3D-druckbare Hard Tooling Material in der Herstellung mit ca. 5000 € im sehr attraktiven Bereich.
Es wird hauptsächlich angenommen, dass die Vermarktung des im Rahmen des FuE-Projekts entwickelten neuartigen Materials und Verfahrens entweder durch Lizenzvergaben oder direkt finanzierte Industrieverträge, die auf den erzielten Ergebnissen basieren, erfolgt.
INNOVENT e.V. setzt auf eine offensive und schnelle Veröffentlichung der Entwicklungserfolge, um eine effektive Vermarktung zu unterstützen. Dies erfolgt durch Publikationen in verschiedenen Formaten, Präsentationen bei Fachveranstaltungen und die Integration in den Internetauftritt der Forschungseinrichtung. Zusätzlich werden die Entwicklungsergebnisse aktiv bekannten und neuen Kunden vorgestellt. Ein wesentlicher Bestandteil ist auch der Besuch von Fachmessen, ergänzt durch eigene Präsenz bei ausgewählten nationalen und internationalen Ausstellungen.
Interne wirtschaftliche Effekte ergeben sich wie folgt:
- Werbewirksamkeit durch Publikationen, Präsentationen und Integration in den Internetauftritt der Forschungseinrichtung
- Kreation neuer Forschungsthemen durch erarbeitetes Know-How und Kompetenz bei Materialentwicklung und dem 3D-Druckverfahren
- Intensivere Vernetzung der Forschungsbereiche untereinander, Nutzung von Synergien und Aufbau von Interessensgruppen.
