„Solche voll funktionsfähigen Prototypen aus weichen thermoplastischen Elastomeren sind vor allem in der Automobilindustrie sehr gefragt“, weiß Lukas Pawelczyk, Abteilungsleiter Vertrieb Freeformer bei Arburg, Loßburg. „Zu unseren Kunden aus diesem Bereich zählen sowohl namhafte OEMs als auch Zulieferer. Sie setzen bei der Entwicklung neuer Produkte auf das AKF-Verfahren, um zum Beispiel elastische Schläuche, Achsmanschetten oder Gehäusedichtungen zu produzieren.“

Thermoplastische Elastomere bis Härte 28 Shore A

Im Gegensatz zu anderen additiven Fertigungsverfahren lassen sich im AKF-Verfahren auch sehr weiche Originalmaterialien verarbeiten und komplexe Funktionsbauteile in Hart-Weich-Verbindungen herstellen. Das FDA-zugelassene Original-TPE Medalist MD 12130H (Härte 32 Shore A) oder SEBS Cawiton PR13576 (Härte 28 Shore A) können derzeit laut Arburg nur mit dem Freeformer verarbeitet werden.

Der Freeformer wurde eingesetzt, um aus TPU Desmopan 9370 AU (Härte 70 Shore A) den Prototyp eines Verbindungsschlauchs für Pkw-Kühlsysteme zu fertigen. (Bild: Arburg)

Der Freeformer wurde eingesetzt, um aus TPU Desmopan 9370 AU (Härte 70 Shore A) den Prototyp eines Verbindungsschlauchs für Pkw-Kühlsysteme zu fertigen. (Bild: Arburg)

Für die Automobilindustrie besonders interessant ist auch das TPU Desmopan 9370 AU (Härte 70 Shore A). Das Material ist so flexibel wie Gummi, so gut zu verarbeiten wie ein Thermoplast und zudem unempfindlich gegenüber Wärme und Chemikalien. Aufgrund seiner charakteristischen schwarzen Farbe, Dichtigkeit und Belastbarkeit auch im Dauereinsatz wird dieser Werkstoff für diverse funktionale Prototypen im Automobilbereich bevorzugt eingesetzt. Aus diesem Material hat die Firma Daimler bereits Verbindungsschläuche additiv gefertigt und z. B. im Kühlsystem eines Prototypenfahrzeugs eingesetzt. Ebenfalls für den Automotive-Bereich fertigt die Firma GTG Gummitechnik Türdichtungen aus TPE. Ein additiv gefertigtes Musterteil für die C-Säule hat gezeigt, wie sich die Entwicklungszeit vom CAD-Modell zum fertigen Funktionsmuster mit dem AKF-Verfahren deutlich beschleunigen lässt.

Mechanische Eigenschaften gezielt verändern

Flexibel und dennoch fest: Exemplarisch verarbeitet ein Freeformer das thermoplastische Polyester-Elastomer Hytrel (Härte 40 Shore) mit Hilfe von Stützmaterial zu einer flexiblen, aus zwei Teilen zusammensetzbaren Schuhsohle. (Bild: Arburg)

Flexibel und dennoch fest: Exemplarisch verarbeitet ein Freeformer das thermoplastische Polyester-Elastomer Hytrel (Härte 40 Shore) mit Hilfe von Stützmaterial zu einer flexiblen, aus zwei Teilen zusammensetzbaren Schuhsohle. (Bild: Arburg)

Im AKF-Verfahren mit dem Freeformer ist es auch möglich, über die Slicing-Parameter den Füllgrad eines Bauteils zu variieren und seine mechanischen Eigenschaften gezielt zu verändern. Auch innerhalb eines Bauteils lassen sich also verschiedene Materialdichten realisieren. Somit können z. B. Schuhsohlen aus nur einem Material gefertigt und dennoch individuell auf die Fersen der Person angepasst werden. Geeignet dafür ist z. B. das thermoplastische Polyester-Elastomer Hytrel® (Härte 40 Shore D) von Dupont. In Bezug auf mechanische Belastbarkeit, Rückstellverhalten und Dauerbelastung hat das additiv gefertigte Bauteil nahezu die gleichen Eigenschaften wie ein Spritzteil.