Covestro expert Roland Wagner observes the manufacture of a small component in Covestro´s new 3D printing laboratory at its headquarters in Leverkusen. After recognizing the advantages of these additive manufacturing processes, industry now also views them as a major opportunity for efficient mass production of complex or individualized parts.
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Covestro-Experte Roland Wagner beobachtet die Entstehung eines kleinen Bauteils im neuen 3D-Drucklabor des Unternehmens am Stammsitz Leverkusen. Inzwischen hat auch die Industrie die Vorzüge solcher additiver Fertigungsverfahren erkannt und sieht sie als große Chance für die effiziente Massenfertigung komplexer oder individueller Teile.
Auf der K 2016 gab es eine Menge Neues in Sachen 3D-Druck und additive Fertigung zu entdecken. (BIldquelle: 3M)
3D-Druck und additive Verfahren waren ein eines der wichtigstenTrendthemen auf der K2016. Als Schauplatz für das, was möglich ist mit Kunststoff bot die Messe auch dieses Jahr wieder ein enorm großes Angebot an neuen Kunststoffen. Zum allzeit aktuellen Leichtbau wurde eine viele neue Werkstoffe oder Werkstoff-Kombinationen vorgestellt. Darunter nicht nur faserverstärkte stabile und leichte Kunststoffe, sondern auch viele Kunststoffe, die sich beispielsweise durch eine besonder Chemikalienresitenz oder Hochtemperatur-Beständigkeit auszeichnen. Ein weiterer ein Schwerpunkt lag auf neuen Entwicklungen für die Licht- und LED-Technik, in der Kunststoffe für ein besseres Wärmemanagement gefragt sind. Auch zum Leitthema der Messe Ressourceneffizienz haben einige Unternehmen neue Kunststoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe oder Rezyklate präsentiert.
Silikone im 3D-Druck
Besonders spannend war das wachsende Angebot an Kunststoffen für die additive Fertigung. 3D-Druck in all seinen Varianten war ein dominierendes Thema auf der K 2016. Neben neuen Verfahren und Techniken zogen die Rohstoffanbieter nach mit einem größeren Portfolio der geeigneten Werkstoffe.
Wacker Chemie, München, präsentierte unter dem Label Aceo einen industriellen 3D-Drucker für Silikone. Der Drucker mit der Bezeichnung Aceo Imagine Series druckt schneller als die bisherigen Prototypen und ist kompakter gebaut. „Der Drucker basiert auf einem von Wacker entwickelten Drop-on-Demand-Verfahren“, sagt Bernd Pachaly, Leiter der Wacker-Siliconeforschung. „Damit können Bauteile oder Baugruppen mit komplexen Geometrien hergestellt werden, auch sogenannte Impossible Products, die bislang nicht herstellbar waren.“ Auf einer Unterlage deponiert der Druckerkopf winzige Silikontröpfchen. Schicht für Schicht entsteht auf diese Weise das Werkstück. Das Silikon ist so formuliert, dass die Tröpfchen zusammenfliesen, bevor der Vernetzungsprozess aktiviert wird, was mittels ultravioletten Lichts geschieht. Aus den Silikontröpfchen und -schichten entsteht so ein homogenes Werkstück, das sich von Teilen aus Spritzguss kaum unterscheidet. Unter Einsatz von wasserlöslichen Stützmaterialien lassen sich auch Überhänge und innenliegende Gitterstrukturen erzeugen.
Wenige Wochen nach der K präsentierten German Reprap, Feldkirchen, Hersteller für FFF-3D-Drucker und Dow Corning, Seneffe, Belgium, eine neue Methode zur additiven Fertigung von Flüssigkeiten mit dem Dow Corning LC-3335 3D-Druck-Siliconkautschuk auf der formnext 2016. Der Drucker ermöglicht aufeinanderfolgende Silikonkautschuk-Schichten zu fertigen, die mit dem FFF Prozess vergleichbar sind, welches komplexe Teile darstellt, die nur schwierig oder gar unmöglich mit dem Spritzguss umgesetzt werden können. Jede Schicht aus Silikon ist durch thermische Härtung vollständig vernetzt, um Teile mit mechanischen Eigenschaften zu erhalten, die mit herkömmlich geformten Komponenten vergleichbar sind.
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Werkstoff-Vielfalt für additive Verfahren
Auch Ensinger, Nufringen, ein Anbieter von Compounds, Halbzeuge, Fertigteile, komplette Baugruppen und Präzisionsprofile aus Hochleistungskunststoffen setzte in seiner Präsentation auf der Messe einen Schwerpunkt auf 3D-Druck. Das Unternehmen beschäftigt sich in diesem jungen Wachstumsmarkt mit unterschiedlichen Verfahren, der Schwerpunkt liegt auf der Fused Filament Fabrication (FFF). Zum Angebot gehört Rohwaren, die nach Applikationsanforderung modifiziert und zu Filamenten extrudiert werden können. Auf der Messe stellte das Unternehmen acht verschiedene Werkstoffe für die additive Fertigung vor, darunter das antistatischee Tecaform AH SD (POM-C SD), Tecason S (PES) und Tecapeek (PEEK). Außerdem gehörten vier Bauteile aus den Materialien Tecaflon PVDF (PVDF), Tecason P (PPSU) und Tecapeek (PEEK) zur Präsentation. Die Herstellung erfolgte auf 3D-Druckern der Firmen Gewo Feinmechanik und Indmatec.
Kurz vor der K berichtete Elix Polymers, La Canonja, Spanien, von einem F&E-Projekt in Kooperation mit Aimplas, Instituto Tecnológico del Plástico, València, Spanien, in dem es um den Einsatz von Terpolymeren wie ABS im 3D-Druck geht. Ziel der Entwicklung ist es, Materialein zu erhalten, die im Fused deposition Modelling (FDM ) einsetzbar sind sind und aus denen sich Bauteile mit besseren Eigenschaften wie Schlagfestigkeit, minimaler Verzug, Maßgenauigkeit und in höher Auflösung produzieren lassen.
Solvay, Brüssel, Belgien, zeigte neue Typen seiner Technyl Sinterline Polyamidpulver. Diese neuen Produkte sind speziell auf 3D-Druckanwendungen und die Entwicklung von 3D-gedruckten Prototypen für Kleinserien, leistungsanalytische-Simulationen und Funktionsprüfungen ausgerichtet. 3D Vinyl, ein 3D-druckbares PVC-Filament, zählt zum Portfolio von Chemson, Arnoldstein, Österreich. Igus, Köln, bietet für seinen 3D-Druckservice neben dem FDM-Verfahren ab sofort auch das selektive Lasersintern mit dem verschleißfesten Hochleistungskunststoff Iglidur I3-PL an.
Covestro, Leverkusen, als großer Rohstoffanbieter wird ebenfalls die Entwicklung geeigneter Werkstoffe vorantreiben und sein Portfolio an Filamenten, Pulvern und Harzen für alle gängigen 3D-Druckverfahren vergößern. Bisher bietet Covestro schon eine große Auswahl an Filamenten für das Schmelzschichtverfahren (Fused Filament Fabrication, FFF) an, von flexiblen thermoplastischen Polyurethanen (TPU) bis zu hochfestem Polycarbonat (PC). Am Stammsitz in Leverkusen hat das Unternehmen kürzlich ein neues Labor für 3D-Druck in Betrieb genommen, das künftig noch weiter ausgebaut werden soll. Um die Entwicklungen weiter voranzutreiben, sucht das Unternehmen aber auch nach Partnern in der Prozesskette. Dazu gehören Formulierer ebenso wie Produzenten von 3D-Druckern, Softwareunternehmen, Dienstleister und natürlich die Hersteller von Endprodukten.
Ein weiterer Big-Player im Rohstoffmarkt, BASF, Ludwigshafen, hat kürzlich eine Kooperation mit HP, Palo Alto, USA, bekannt gegeben, um Werkstoffe für die 3D-Groß-Serienproduktion zu entwickeln. Über die Multi Jet Fusion Open Platform werden neuartige Materialien für den 3D-Druck angeboten. „Bei der Zusammenarbeit mit HP können wir unser Verständnis von Kundenbedürfnissen und Anwendungen mit unserer Materialkompetenz zusammenbringen“, sagt Dietmar Geiser, bei der BASF New Business verantwortlich für Strategie im Bereich 3D-Druck. „Die HP Open Platform treibt die Entwicklung von Materialien für die industrielle Großserienproduktion mit 3D-Druck stärker voran, und BASF wird dabei eine entscheidende Rolle spielen.“ Bei der Multi Jet Fusion Technologie von HP wird zunächst wie beim 2D-Druck eine spezielle Tinte mit einem Inkjet-Druckkopf für die gewünschte Form auf ein Polymerpulver aufgetragen. Anschließend wird das Druckobjekt mit Infrarotlicht belichtet. Durch die besondere Wärmeleitfähigkeit der Tinte verschmilzt das Polymerpulver nur an den Stellen, an denen der Druckkopf die Tinte aufgetragen hat und nicht an den Stellen, an denen eine andere Tinte zur Begrenzung des Objektes aufgetragen wurde.
Auch Evonik, Essen, wird sich an dem Open Platform Program von Hewlett Packard beteiligen. Zum Angebot des Chemiekonzerns gehören die Polyamid 12-basierten Pulver der Marke Vestosint, die sind hinsichtlich der Verarbeitung und des Eigenschaftsprofils auf die jeweilige 3D-Drucktechnologie abgestimmen lassen.
Neue Verfahren mit neuen Werkstoffen
Mit Luvosint hat Lehmann & Voss, Grafing bei München, bereits 2013 eine Werkstoff-Serie für die additive Fertigung auf den Markt gebracht. Auf der K stellten die Rohstoffexperten nun eine neues 3D-Druck-Verfahren Thermomelt vor, das aus in einer Kooperation mit der Airbus Innovation Group und dem Lasersinterspezialisten LSS Laser-Sinter Service entwickelt wurde. Das Verfahren ermöglicht es, Hochleistungspolymere wie PPS oder PEAK in der industriellen additive Fertigung zu verwenden, in dem das Lasersintern bei niedrigen Bauraumtemperaturen erfolgt. Das Verfahren ist auf bereits im Markt verfügbaren Lasersintermaschinen einsetzbar. Die erforderlichen Modifizierungen – entwickelt von LSS – umfassen eine verbesserte Temperatur- und Laserenergiesteuerung. Es wurden bereits Parameterstudien durchgeführt und die bisherigen Ergebnisse zeigen im Vergleich zu konventionellen Lösungen signifikant verbesserte Bauteileigenschaften. Der Lasersinterdienstleister Rauch CNC Manufacturing begleitete die Entwicklung und wird erster Anwender der Technologie werden. Auch 3M, Neuss, steellte auf der Messe ein neues Verfahren zum Druck mit vollfluorierten Polymeren vor. Besonders für das Fluorpolymer PTFE (Polytetrafluorethylen) ist dieses Verfahren interessant.
ist Redakteurin Plastverarbeiter. etwina.gandert@huethig.de
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