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3D-Druck Neun Neuheiten aus der Additiven Fertigung

| Redakteur: Dorothee Quitter

Nachdem die Messe Formnext 2019 jede Menge Neuheiten zur Schau gestellt hat, fassen wir nun jene zusammen, die für Konstrukteure und Entwickler relevant sind.

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Die Maschine der Hammer-Serie nutzt die Photopolymerisation für die additive Herstellung von Metallkomponenten.
Die Maschine der Hammer-Serie nutzt die Photopolymerisation für die additive Herstellung von Metallkomponenten.
(Bild: D.Quitter/konstruktionspraxis)

Bauteile mit glatter Oberfläche

Mit der Tru Print 2000 lassen sich optimierte Spritzguss-Werkzeugeinsätze mit konturnaher Kühlung fertigen.
Mit der Tru Print 2000 lassen sich optimierte Spritzguss-Werkzeugeinsätze mit konturnaher Kühlung fertigen.
(Bild: D.Quitter/konstruktionspraxis)

Trumpf hat mit der Tru Print 2000 einen 3D-Drucker vorgestellt, der sich besonders gut für die Medizintechnik und den Werkzeug- und Formenbau eignet. Zwei 300-Watt-Laser beleuchten parallel den gesamten Bauraum. Mit dem kleinen Laser-Fokusdurchmesser von 55 µm lassen sich Bauteile mit besonders glatter Oberfläche sowie filigrane Gitterstrukturen aufbauen. Die Qualität des Pulverbetts und des Schmelzbades wird während des Drucks automatisch geprüft. Neben Implantaten aus Titan können z.B. Modellgussprothesen für Zähne oder Spritzgussformen mit innenliegenden, komplexen Kühlkanälen aus Kobalt-Chrom-Legierungen hergestellt werden.

Minimale Wandstärken drucken

Mittels FDR-Technologie hergestellte Düse aus PA 1101.
Mittels FDR-Technologie hergestellte Düse aus PA 1101.
(Bild: EOS)

EOS hat mit der FDR-Technologie (Fine Detail Resolution) eine Lösung für den pulverbasierten industriellen 3D-Druck von Kunststoffen mit einem CO-Laser vorgestellt. Bei der FDR-Technologie erzeugt ein CO-Laser mit einer Laserleistung von 50 Watt einen sehr feinen Laserstrahl, der im Vergleich zu bestehenden SLS-Technologien einen nur halb so großen Fokusdurchmesser hat. So sind völlig neue Belichtungsparameter und damit hochfeine Oberflächen sowie filigrane und zugleich stabile Bauteile mit einer minimalen Wandstärke von nur 0,22 mm möglich. Eingesetzt wird im ersten Schritt der zertifizierte Werkstoff PA 1101. Dieser wird in Schichtstärken von 40 µm und 60 µm verarbeitet.

Industriebauteile zu erschwinglichen Kosten

Mit der Fertigungsstation Method X können z.B. Roboter-Werkzeuge wie diese Saugdüse gefertigt werden.
Mit der Fertigungsstation Method X können z.B. Roboter-Werkzeuge wie diese Saugdüse gefertigt werden.
(Bild: D.Quitter/konstruktionspraxis)

Maker Bot erweitert die Produktionskapazitäten für den Desktop-3D-Druck mit seiner Fertigungsstation Method X. Mit diesem FDM-Drucker sollen Kunststoffbauteile möglich sein, die bisher nur mit teuren traditionellen industriellen High-End-3D-Druckern möglich waren. Method X basiert auf der 30 Jahre alten Technologie von Stratasys – inbegriffen eine auf 100 °C beheizbare Baukammer und lösliche SR-30-Trägermaterialien, die es Herstellern ermöglichen, hochleistungsfähige Werkzeuge (z.B. für Roboter) und Produktionsteile zu niedrigen Kosten herzustellen. Acht industrietaugliche Kunststoffe gibt es für die Plattform. Zuletzt hat Nylon das Materialportfolio ergänzt.

Graustufendruck für unterschiedliche Härtegrade

Voxeljet hat den Graustufendruck für unterschiedliche Härtegrade mittels High-Speed-Sintering (HSS) vorgestellt.
Voxeljet hat den Graustufendruck für unterschiedliche Härtegrade mittels High-Speed-Sintering (HSS) vorgestellt.
(Bild: D.Quitter/konstruktionspraxis)

Beim sogenannten Graustufendruck von Voxeljet handelt es sich um ein Technologie-Update des HSS-Prozesses bei dem der Tinteneintrag innerhalb einer Schicht in Stufen variiert wird. Jeder Stufe können Zieleigenschaften der Polymerbauteile wie bspw. Härtegrade zugeordnet werden. Mit dem Graustufendruck können Bauteile geometrieunabhängig und belastungsspezifisch maßkonfektioniert werden. Schuhsohlen lassen sich so z.B. an bestimmten Stellen weicher und an anderen Stellen härter einstellen. Die Technik wurde von voxeljet zum Patent angemeldet. Zusätzlich wurde das Material-Portfolio um Polymere wie Polypropylen und Elastomere wie TPU erweitert.

Bauteile mit Endlosfasern verstärken

Arburg gab auf der Formnext 2019 mit dem Freeformer 300-4X einen Ausblick, wie sich im AKF-Verfahren faserverstärkte Bauteile realisieren lassen.
Arburg gab auf der Formnext 2019 mit dem Freeformer 300-4X einen Ausblick, wie sich im AKF-Verfahren faserverstärkte Bauteile realisieren lassen.
(Bild: D.Quitter/konstruktionspraxis)

Mit dem Freeformer 300-4X will Arburg endlosfaserverstärkte Bauteile im Arburg-Kunststoff-Freiformen (AKF) ermöglichen. Er wurde auf Basis des Freeformers 300-3X entwickelt und verfügt ebenfalls über drei Austragseinheiten. Das neue Herzstück ist ein vierachsiger Bauteilträger. Er bewegt sich nicht nur in x-, y- und z-Richtung, sondern kann dank der zusätzlichen c-Achse auch Rotationsbewegungen ausführen. Dadurch lassen sich faserverstärkte, belastbare Funktionsbauteile aufbauen. Endlosfasern aus Glas oder Karbon werden über eine Rolle zugeführt, gezielt auf dem Bauteilträger abgelegt und sofort mit Kunststoff umbettet und auf die gewünschte Länge zugeschnitten.

Kontinuierlich arbeitender 3D-Drucker

dp Polar und Altana zeigten auf der Formnext 2019 einen kontinuierlich arbeitenden 3D-Drucker für die Serienproduktion im Multi-Material-Jetting-Verfahren.
dp Polar und Altana zeigten auf der Formnext 2019 einen kontinuierlich arbeitenden 3D-Drucker für die Serienproduktion im Multi-Material-Jetting-Verfahren.
(Bild: D.Quitter/konstruktionspraxis)

Altana und dp polar präsentierten auf der Formnext mit AM polar i2 das erste 3D-Drucksystem mit einem kontinuierlich rotierenden Drucktisch. Anders als bei bisherigen Verfahren bewegt sich dabei nicht der Druckkopf, sondern die Fläche, auf der gedruckt wird. Damit entstehen hoch präzise Bauteile bis zu 20-mal schneller mit einem Bauvolumen von ca. 700 l. Zudem können im Multi-Material-Jetting-Verfahren unterschiedlichste kundenspezifische Materialien in einem Durchgang verarbeitet werden. Die Technologie ermöglicht darüber hinaus, die so entstehenden Teile bei Bedarf unterbrechungsfrei z.B. mit elektronischen Bauteilen zu bestücken.

Neues Verfahren für den Metall-3D-Druck

Die Maschine der Hammer-Serie nutzt die Photopolymerisation für die additive Herstellung von Metallkomponenten.
Die Maschine der Hammer-Serie nutzt die Photopolymerisation für die additive Herstellung von Metallkomponenten.
(Bild: D.Quitter/konstruktionspraxis)

Lithoz hat sein Stereolithographieverfahren von Keramik auf Metall übertragen und mit der Firma Incus ausgegründet. Sie hat sich erstmals auf der Formnext 2019 präsentiert. Die Maschine der Hammer-Serie nutzt die Photopolymerisation für die additive Herstellung von Metallkomponenten. Mit der neuen Druckerserie soll es möglich sein, sehr kleine komplexe Bauteile mit feinsten Oberflächenstrukturen herzustellen. Von Vorteil ist, dass auch Metallpulvermischungen eingesetzt werden können, die nicht schweißbar sind. Es werden ähnliche Materialeigenschaften erreichen wie im Metallspritzguss. Zwei Beta-Maschinen sind seit über einem Jahr für die Entwicklung im Einsatz und zeigen, dass die Erwartungen an die Technologie erfüllt werden.

Pulver aus recycelten Rohstoffen für die additive Fertigung

Die Firma 6K aus den USA stellt aus Dreh- und Frässpänen mittels Mikrowellenplasma-Technologie Metallpulver für die Additive Fertigung her.
Die Firma 6K aus den USA stellt aus Dreh- und Frässpänen mittels Mikrowellenplasma-Technologie Metallpulver für die Additive Fertigung her.
(Bild: D.Quitter/konstruktionspraxis)

6K hat eine Prozesstechnologie entwickelt, die aus zertifizierten Dreh-und Frässpänen und bereits verwendeten Pulvern hochwertiges Pulver für die Additive Fertigung herstellen kann. In Zukunft sollen auch Rohstoffe aus additiv gefertigten Stützstrukturen und fehlerhaften 3D-Druck-Teilen hinzukommen. Ebenso können Pulver aus nicht eutektischen Legierungen, wie Hochentropie-Legierungen oder Designer-Aluminiumlegierungen hergestellt werden. Das Uni-Melt-Mikrowellenplasmasystem von 6K hat eine homogene und präzise definierte Plasmazone. Die Pulver haben eine hohe Sphärizität, sind nicht porös, frei von Satelliten, haben gute Fließeigenschaften und eine hohe Klopfdichte.

Funktionale Prototypen in Hochtemperaturumgebungen

Das belgische Biotechnologieunternehmen Antleron nutzt Visi Jet M2S-HT90 von 3D Systems, um Bioreaktoren zu entwickeln.
Das belgische Biotechnologieunternehmen Antleron nutzt Visi Jet M2S-HT90 von 3D Systems, um Bioreaktoren zu entwickeln.
(Bild: 3D Systems)

3D Systems hat sein Portfolio an technischen Kunststoffen für den Printer Pro Jet MJP 2500 Plus um das Material Visi Jet M2S-HT90 erweitert. Es soll eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur von 90°C bieten und die USP Class VI 93 Standards erfüllen. Das steife, transparente Material wurde für langlebige Güter und Automobilanwendungen entwickelt – ideal für das funktionale Prototyping von Teilen, die in Hochtemperaturumgebungen wie Geräten und Gehäusen eingesetzt werden sowie für die Prüfung von Teilen oder Baugruppen mit erwärmten Flüssigkeiten und Gasen. Aufgrund seiner Biokompatibilität ist Visi Jet M2S-HT90 auch für Anwendungen im Medizinbereich geeignet.

(ID:46289473)