Generative Herstellung von Wachsmodellen auf Trägerplatten und anschließender galvanoplastischer Aufbau zur Herstellung komplexer Innenstrukturen

Abstract

In der Brennstoffzellentechnik kommen verschiedene Komponenten zum Einsatz, die zur Führung flüssiger Medien verwendet werden. Bei konventioneller Fertigung ergeben sich oftmals Abdichtungsprobleme, die einen reibungslosen und wartungsfreien Einsatz beeinträchtigen. In einem Gemeinschaftsprojekt zwischen dem Lehrstuhl für Fertigungstechnik der Universität Duisburg-Essen, dem Zentrum für BrennstoffzellenTechnik (ZBT) und der Firma Galvano-T electroforming plating GmbH wird derzeit zur Umgehung dieser Probleme eine neue Verfahrenskombination entwickelt, die außer für die Brennstoffzellenindustrie auch für andere Bereiche, in denen filigrane Hohlräume von Nöten sind, relevant ist. Der Lösungsansatz besteht hierbei aus der Kombination des Multi-Jet Modelings (MJM), der Galvanoformung und dem Fräsen zur Erzeugung einer definierten Außengeometrie. Generativ erzeugte Wachsmodelle werden als verlorene Kerne direkt auf einer Trägerplatte aus Kupfer erstellt und anschließend durch die Galvanoformung in ausreichender Dicke beschichtet. Darauf erfolgt die spanende Nachbearbeitung, um die undefinierten Oberflächen der Galvanoabformung auf Maß zu bringen und das Ausschmelzen der Wachsstrukturen. Nach dem grundsätzlichen Beweis der Machbarkeit dieser Prozesskette, folgte die Anpassung des MJM Prozesses auf dem Thermojet der Firma 3D-Systems. Des Weiteren konnten in der bisherigen Durchführung des AiF geförderten ZIM-Projektes bereits vorhandene Grenzen und Möglichkeiten aufgezeigt und unterschiedliche Herangehensweisen der Galvanotechnik untersucht werden. Dazu gehört die Kernfrage, ob eine Aktivierung der Wachsstrukturen, also das Versehen mit einer leitenden Startschicht notwendig ist. Der Artikel umfasst eine Darlegung der grundsätzlichen Projektidee und gibt einen Einblick in die aktuellen Forschungsarbeiten.