Beim additiven Freiformgießen wird die Hülle des Bauteils im FDM-Druck aufgebaut. Anschließend befüllt eine Dosiereinheit im Drucker die Form mit einem Zwei-Komponenten-Gemisch. (Bildquelle: Fraunhofer IPA)

Beim additiven Freiformgießen wird die Hülle des Bauteils im FDM-Druck aufgebaut. Anschließend befüllt eine Dosiereinheit im Drucker die Form mit einem Zwei-Komponenten-Gemisch. (Bildquelle: Fraunhofer IPA)

Außerdem lassen sich komplexe Strukturen und integrierte Funktionalitäten realisieren. Es gibt aber noch Schwachstellen. Beim FLM-Druck legt eine Düse das Druckmaterial in Strängen parallel zueinander ab. Dadurch entstehen Bindenähte und Porositäten. »Das Material liegt nicht ‚voll‘ in der Form, wie etwa beim Gießen. Dadurch sind die mechanischen Eigenschaften des Bauteils schlechter«, kritisiert IPA-Experte Jonas Fischer. Außerdem trägt die Düse beim FLM-Verfahren jede Schicht einzeln auf. Bis ein großes Bauteil aufgebaut ist, vergeht viel Zeit. Ein dritter Nachteil ist, dass sich mit dem FDM-Druck nur Kunststoffe verarbeiten lassen, die beim Erhitzen weich werden. Duroplaste, die nach dem Aushärten trotz Wärmezufuhr stabil bleiben, können nicht verdruckt werden. Mit dem additiven Freiformgießen haben Forscher jetzt einen Weg gefunden, diese Nachteile zu verringern. Dafür haben sie den additiven Prozess mit einem Gießverfahren kombiniert. Im ersten Schritt wird die Hülle des Bauteils mit dem FLM-Verfahren hergestellt. Als Druckmaterial wird der wasserlösliche Kunststoff PVA verwendet. Anschließend wird die Hülle automatisch mit einer präzise dosierten Menge an Polyurethan oder Epoxidharz gefüllt. Bei Polyurethan dauert es nur drei Minuten, bis die Füllung getrocknet ist. Anschließend kann das Bauteil mit dem gleichen Prinzip beliebig in die Höhe erweitert werden. Sobald der Prozess abgeschlossen und das Bauteil ausgehärtet ist, wird die Form im Wasserbad entfernt. So entsteht ein 3D-gedrucktes Werkstück, mit Eigenschaften, die dem Spritzguss ähneln.