Marktnews Zehn Neuigkeiten aus der additiven Fertigung

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Wir stellen neue Verfahren, Werkstoffe und Maschinen aus dem Bereich der Additiven Fertigung vor: Von den Möglichkeiten der 2-Photonen Polymerisation über ein Edelstahlfilament und ein Elastomerpulver bis zu einem Inkjet-3D-Farbdrucker.

Firmen zum Thema

(Bild: Up Nano)

Kunststoffbauteile mit hoher Auflösung in zwölf Größenordnungen

Vier im 2PP-Verfahren hergestellte Eiffelturmmodelle im Größenbereich von 200 µm bis 4 cm Höhe, mit exakter Wiedergabe aller feinsten Details, die nicht mehr als 30 bis 540 min für die Produktion benötigten.
Vier im 2PP-Verfahren hergestellte Eiffelturmmodelle im Größenbereich von 200 µm bis 4 cm Höhe, mit exakter Wiedergabe aller feinsten Details, die nicht mehr als 30 bis 540 min für die Produktion benötigten.
(Bild: Up Nano)

Die 2-Photonen Polymerisation (2PP) ist ein ultrapräzises Herstellungsverfahren, das bisher nur für einen begrenzten Größenbereich optimiert werden konnte. Die Produktion von Bauteilen im Zentimeter-Bereich nahm extrem lange Zeit in Anspruch und erschien damit für den Serieneinsatz ungeeignet. Up Nano zeigt nun mit ihrem Nano-One-Drucksystem, dass es auch anders geht: Hochpräzise gefertigte Kunststoffbauteile mit einer Auflösung im Mikro- und Nanometerbereich werden damit wahlweise in Zenti-, Milli- oder Mikrometergröße hergestellt. Bisher unmögliche F&E- und Industrieanwendungen sind nun möglich.

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3D-Druck mittels Elektronenstrahl

Mit dem Elektronenstrahl können auch verschiedene Materialien kombiniert werden.
Mit dem Elektronenstrahl können auch verschiedene Materialien kombiniert werden.
(Bild: Pro-Beam)

Pro-Beam, Spezialist für Elektronenstrahl-Technik, bietet jetzt auch zwei 3D-Druck-Technologien an – das Draht-Auftragschweißen und das Elektronenstrahlschmelzen. Die Verfahren sollen Metallbauteile für die Industrie in unterschiedlicher Größe von Losgröße 1 bis zur industriellen Serienfertigung bereitstellen. Das Pulverbett-Verfahren ist vor allem für filigrane Bauteile ausgelegt. Pro-Beam verspricht einen schnelleren und industrialisierteren Produktionsprozess anzubieten, als bisher auf dem Markt üblich. Das ist unter anderem durch wegfallende Stützstrukturen möglich. Bei dem Draht-Auftragsschweißen entstehen dreidimensionale Industrie-Bauteile durch das kontinuierliche Aufschmelzen eines Metalldrahts im Vakuum der Elektronenstrahlanlage. Es bietet gegenüber konventionellen Herstellungsmethoden eine kürzere Produktionszeit, höhere Verfügbarkeit und die Möglichkeit, auch anspruchsvolle Metalle sowie Legierungen einzusetzen.

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Filament für Bauteile aus Edelstahl

Nach dem FFF-Druck und anschließendem Entbindern und Sintern bestehen die finalen Teile aus 17-4 Edelstahl.
Nach dem FFF-Druck und anschließendem Entbindern und Sintern bestehen die finalen Teile aus 17-4 Edelstahl.
(Bild: BASF)

BASF führt unter seiner 3D-Druck-Kunststoffmarke Forward AM das Filament Ultrafuse 17-4 PH für den Metall-3D-Druck ein. Das Filament, bei dem Metallpulver mit einem Polymerbindemittel vermischt wird, ist für die Fused Filament Fabrication (FFF)-Technologie bzw. Fused Deposition Modeling (FDM)-Technologie geeignet. Nach dem anschließenden Entbindern und Sintern bestehen die finalen 3D-gedruckten Teile aus 17-4-Edelstahl. Das neue Filament ist mit seiner hohen mechanischen Festigkeit sowie Härte und Korro­sionsbeständigkeit für ein breites Anwendungsspektrum geeignet – zum Beispiel für den Werkzeug- und Vorrichtungsbau sowie für die funktionale Prototypenerstellung.

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Feuerfeste Duroplastpulver

Die Materialien lassen sich unter 70° C verarbeiten und ermöglichen Bauteile mit folgenden Eigenschaften: hohe Präzision, Hitzebeständigkeit und Flammschutz nach UL 94 V0 sowie eine Schrumpfrate von weniger als 1%.
Die Materialien lassen sich unter 70° C verarbeiten und ermöglichen Bauteile mit folgenden Eigenschaften: hohe Präzision, Hitzebeständigkeit und Flammschutz nach UL 94 V0 sowie eine Schrumpfrate von weniger als 1%.
(Bild: Tiger Coatings)

Tiger Coatings hat in Zusammenarbeit mit Ricoh drei duroplastische Pulverserien für das Selektive Lasersintern entwickelt. Die HPP(High Performance Polymers)-Materialien der Serie 370 sollen höchste Ansprüche an die Präzision sowie die mechanischen Eigenschaften der gedruckten Bauteile erfüllen. Die hydrophobe Beschaffenheit dieser Serie erweitert ihre Einsatzmöglichkeiten. Die TPP(Top Performance Polymers)-Materialien zeigen laut Hersteller eine hohe Hitzebeständigkeit sowie isotrope Eigenschaften. Sie sind elektrisch isolierend und chemisch beständig. Die PPP(Premium Performance Polymers)-Materialien garantieren Flammschutz bis UL 94 V0.

ESD-sicheres und rot eingefärbtes Filament

Mit dem TPU 58D-AS von Essentium sind jetzt ESD-sichere, antistatische und rot eingefärbte Bauteile für Luft- und Raumfahrtanforderungen möglich.
Mit dem TPU 58D-AS von Essentium sind jetzt ESD-sichere, antistatische und rot eingefärbte Bauteile für Luft- und Raumfahrtanforderungen möglich.
(Bild: Essentium)

Mit TPU 58D-AS bietet Essentium jetzt ein ESD-sicheres und antistatisches thermoplastisches Polyurethan-Filament in Farbe für sein Hochgeschwindigkeits-FDM-Druck-Verfahren an. Für Luft- und Raumfahrtanforderungen sind so rot eingefärbte Bauteile möglich. Im Gegensatz zu anderen ESD-sicheren Materialien, die aufgrund von Kohlenstoffzu­sätzen nur in schwarz angeboten werden, hat Essentium in Zusammenarbeit mit Croda eine exklusive Filamentlinie in Farbe entwickelt. Sie basiert auf den antistatischen Zusätzen von Croda Ionphase. Die roten Filamente weisen laut Hersteller eine ausgezeichnete Schlag-, Reiß- und Abriebfestigkeit auf und sind ebenfalls für Reinraum- und Elektronikfertigungsanwendungen geeignet.

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Styrol-Polymerpulver spart Energie beim SLS-Verfahren

Anschauliche Darstellung der theoretisch möglichen Ausnutzung des Bauraums beim Lasersintern.
Anschauliche Darstellung der theoretisch möglichen Ausnutzung des Bauraums beim Lasersintern.
(Bild: D.Quitter / konstruktionspraxis)

Um die Temperatur und die Zykluszeit des Bauprozesses im Selektiven Lasersintern zu reduzieren sowie die Recyclingquote des Pulvers zu verbessern, untersuchte das Projekt „PolySLS” drei Jahre lang die Möglichkeiten eines Polymerpulvers auf Basis von Styrol. Das Ergebnis: Gesamteinsparungen von 67 % der Energie im Vergleich zu traditionellem Polyamid 12, wenn man den gesamten Lebenszyklus berücksichtigt. Mit dem Styrolpolymer wurde eine direkte Energieeinsparung von 25 % in der SLS-Maschine erzielt. Das liegt an den niedrigeren Prozesstemperaturen und kürzeren Heiz- und Kühlphasen. Dadurch konnten auch Druckaufträge schneller fertiggestellt werden.

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3D-druckfähiges Elastomerpulver

Eine Anwendung für das neue TPA sind z.B. Bälge.
Eine Anwendung für das neue TPA sind z.B. Bälge.
(Bild: Evonik)

In einer langjährigen Industriepartnerschaft haben Evonik und HP ein flexibles Hochleistungspulver auf Basis eines thermoplastischen Amid-Typs (TPA) für die Multi Jet Fusion-Technologie entwickelt. Das neue Pulvermaterial zeichnet sich durch eine sehr geringe Dichte von 1,01 g/cm³ sowie eine Shore-A-Härte von 91 aus. Es eignet sich für die Herstellung von funktionellen Hightech-Kunststoffteilen, die eine hohe Dehnung und Energierückgabe erfordern wie etwa Sportartikel oder Automobilbauteile. Mit dem neuen TPA-Pulver können Kunden sowohl real verwendbare Prototypen als auch Serienbauteile mit den 3D-Druckern der HP Jet Fusion 4200-Serie herstellen.

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Kunststoffe für den 3D-Druck alternativ herstellen

Aus einem biobasierten TPU-Material wurde bereits eine Schuh-Innensohle mit selektivem Lasersintern (SLS) gedruckt.
Aus einem biobasierten TPU-Material wurde bereits eine Schuh-Innensohle mit selektivem Lasersintern (SLS) gedruckt.
(Bild: Covestro)

Covestro will mit rezyklierten, CO2- und biobasierten Kunststoffen einen Beitrag zur Umstellung des 3D-Drucks auf die Kreislaufwirtschaft leisten. Ein Teil der Rohstoffe für die rezyklierten Kunststoffe fällt in Form post-industrieller Abfälle an und kann nach Umarbeitung als Filament (z.B. PC-Blend) für das FDM-Verfahren verwendet werden. Ebenfalls vielversprechend sind Polyole der Marke Cardyon, in denen CO2 einen Teil der bisher verwendeten petrochemischen Rohstoffe ersetzt. Daraus lassen sich Pulver oder Filamente aus TPU herstellen. Außerdem entwickelt Covestro teilweise biobasierte Pulver für das Lasersintern, in denen der Kohlenstoffgehalt zu fast 50 % aus Biomasse stammt.

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Prototypen mit hoher Farbauflösung erstellen

Der neue kompakte UV-Inkjet-3D-Drucker 3DUJ-2207 kann mehr als 10 Mio. Farben mit höchster Präzision drucken.
Der neue kompakte UV-Inkjet-3D-Drucker 3DUJ-2207 kann mehr als 10 Mio. Farben mit höchster Präzision drucken.
(Bild: Mimaki)

Im Zuge der Formnext Connect 2020 hat Mimaki den Inkjet-3D-Farbdrucker 3DUJ-2207 mit UV-Härtung vorgestellt. Er ist für Prototypen und Modelle prädestiniert, bei denen es auf die Wiedergabe feiner Farbnuancen ankommt. Er kann mehr als 10 Millionen Farben für den indus­triellen Einsatz verarbeiten. Laut Hersteller liefert der Drucker ein brillantes Farbbild mit feiner Detailzeichnung. Das wasserlösliche Stützmaterial ließe sich mühelos abwaschen, ohne dass das Bauteil Schaden nimmt. An Materialien steht das Mimaki-eigene transparente Harz zur Verfügung, das allein verwendet oder mit Farben gemischt werden kann. Der Bauraum wurde im Vergleich zum Vorgängermodell 3DUJ-553 auf 203 mm × 203 mm × l76 mm verkleinert. Ein geräusch­armer Betrieb und ein optionaler Deodosierer zur Überdeckung unangenehmer Gerüche machen den Inkjet-3D-Farbdrucker auch für Büroumgebungen attraktiv. Auf Basis der UV-härtenden Inkjet-Drucktechnik hat der 3DUJ-2207 laut Mimaki eine etwa doppelt so hohe Farbauflösung und -qualität wie Pulverbettverfahren.

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SLM-Maschine mit zwölf Lasern

Zwölf gleichzeitig arbeitende Laser mit jeweils bis zu 1 kW Leistung setzen die Produktivität auf ein ganz neues Niveau.
Zwölf gleichzeitig arbeitende Laser mit jeweils bis zu 1 kW Leistung setzen die Produktivität auf ein ganz neues Niveau.
(Bild: SLM Solutions)

Die NXG XII 600 ist die neueste Ergänzung des Produktportfolios von SLM Solutions und setzt mit zwölf gleichzeitig arbeitenden Lasern mit jeweils bis zu 1 kW Leistung, zahlreichen technologischen Innovationen sowie automatisierten Funktionen die Produktivität auf ein neues Niveau. Die Maschine für das Laserschmelzen von Metallen wurde von Grund auf für die Serienfertigung konzipiert und verfügt über ein neues, kompaktes optisches System. Es ermöglicht große Laser-Überlappbereiche und basiert auf einem maßgeschneiderten Laser-Scansystem, welches optimal an den Baubereich angepasst ist. Alle zwölf Optiken bieten eine Spotgrößendefinition über ein Doppellinsensystem. Diese so genannte Zoom-Funktion ermöglicht es, dem Kunden zwischen verschiedenen Spotgrößen in der Brennebene zu wählen, was Aufbauraten von 1000 cc/h und mehr ermöglicht. Um homogene Bauteileigenschaften über die gesamte Bauplattform zu erreichen, hat SLM Solutions eine neue Gasströmung, zusammen mit einem optimierten Baukammerdesign und der patentierten und bewährten Sinterwandtechnologie, entwickelt.

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Form [your] next Mission: 3D-Druck für die Medtech-Branche

In Zusammenarbeit mit Formnext und ACAM haben wir im Seminar-Kit "Form [your] next Mission" alles zusammengestellt, was Vordenker der additiven Fertigung in der Medtech-Branche wissen müssen, um 3D-Druck-Projekte erfolgreich umzusetzen – branchenspezifisch, zeiteffizient und individuell. Gemäß dem Motto "Pick what you need" können Sie im Seminar-Kit zwischen verschiedenen Formaten und Themen wählen.

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Dieser Beitrag wurde ursprünglich auf unserem Partnerportal Konstruktionspraxis veröffentlicht.

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