PimP my PBF: lage temperaturen voor een hoge benutting van het poeder

Het SKZ Plastics Center en het Fraunhofer IPA verleggen de grenzen van 3D print met een polymeerpoederbed (PBF-LB/P) in onderzoeksproject PimP. Door de temperatuur van het poederbed te verlagen, willen ze de materiaalveroudering, die tot nu toe onvermijdelijk was, aanzienlijk verminderen en het proces kosteneffectiever en grondstofefficiënter maken.

Momenteel vereist het proces het voorverwarmen van het plasticpoeder tot temperaturen dicht bij het smeltpunt (een quasi-isotherm proces). Dit proces leidt tot aanzienlijke thermische belasting van het poeder: niet-gesmolten materiaal veroudert snel en kan in sommige gevallen slechts voor ongeveer 50 procent worden hergebruikt. Het resulterende hoge afvalpercentage is zowel kostbaar als schadelijk voor het milieu.

Hier komt PimP in beeld. De projectpartners ontwikkelen een niet-isotherm proces met een verlaagde poederbedtemperatuur om de veroudering van het poeder aanzienlijk te verminderen – en ze doen dit met bestaande apparatuur, zoals die met name door kleine en middelgrote ondernemingen wordt gebruikt. Dit zou de materiaalkosten en het grondstoffenverbruik aanzienlijk kunnen verlagen.

“Ons doel is om de herbruikbaarheid van de poeders aanzienlijk te verhogen, terwijl de componentkwaliteit op het huidige industriële niveau blijft”, zegt Christian Schlör van SKZ. “Daarmee leggen we de basis voor een aanzienlijk economischer en duurzamer PBF-proces.”

Materiaal en proces

Een belangrijk aandachtspunt van het project is het identificeren van geschikte poedergrondstoffen en relevante materiaaleigenschappen voor het lage-temperatuurproces. Tegelijkertijd ontwikkelen de onderzoekers nieuwe belichtingsstrategieën om de extra energiebehoefte als gevolg van de lagere temperatuur in de bouwkamer te compenseren. Meerdere belichtingsstappen en adaptieve laserparameters moeten ervoor zorgen dat de componenten een hoge mechanische sterkte en hoogwaardige oppervlakte-eigenschappen behouden, ondanks de veranderde thermische randvoorwaarden.

Focus op het procesvenster

Een specifieke uitdaging is componentvervorming als gevolg van sterke temperatuurgradiënten. Gerichte procesoptimalisaties zijn bedoeld om deze effecten te minimaliseren en stabiele procesvensters te creëren voor industrieel gebruik. Aan het einde van het project zullen de ontwikkelde lage-temperatuurprocesstrategieën zowel technisch als economisch worden vergeleken met de huidige stand van de techniek. Dit moet gebruikers een solide basis bieden voor besluitvorming met betrekking tot potentiële toepassingsscenario’s.

Het PimP-project wordt gefinancierd in het kader van het Joint Industrial Research (IGF)-programma onder subsidienummer 01IF24822N van 1 maart 2026 tot en met 28 februari 2028, door het projectmanagementbureau German Aerospace Center (DLR) en het Federale Ministerie voor Economische Zaken en Klimaatactie (BMWK).