3D-Druck Harze: Optimale chemische Vernetzung – hohe Geschwindigkeit im Druckprozess

Zu den üblichen Problemen, die bei 3D-Druckverfahren auftreten können, gehört eine zu geringe Haftungstendenz bei den verwendeten Grundmaterialien, wenn diese als Flächen- oder Raupenschichten übereinander aufgetragen werden. Ist die Vernetzung des Materials hier zu gering, können sich die einzelnen Schichten nicht ausreichend miteinander verbinden, zumal sich der anschließende Aushärteprozesses nicht parallel zueinander, sondern in bestimmten zeitlichen Abständen vollzieht. Eine zu geringe chemische Vernetzung der übereinander gelagerten Schichten hat aber schließlich zur Folge, dass die dabei hergestellte Körper nicht über die anvisierte Festigkeit und Stabilität verfügt.

Aufgabe: Chemische Vernetzung der aufgetragenen Flächen beim additiven 3D-Druckverfahren

Werden Polyurethane bei den im 3D-Druck üblichen additiven Verfahren eingesetzt, so wird die grundlegende Formulierung des ausgewählten Druckmaterials durch eine ganze Reihe von unterschiedlichen Anforderungen limitiert. Das gilt nicht für die Applikation an sich, sondern auch für die Verbindung der jeweiligen als 3D-Drucker eingesetzten Maschine mit dem entsprechend verwendeten Material. Um hier zuverlässig zu dem gewünschten Endprodukt zu kommen, müssen eine Reihe verschiedene Parameter – darunter der zur Verfügung stehende Bauraum, die angesetzte Schichtstärke sowie die Druckgeschwindigkeit – berücksichtigt werden. Die maßgebliche Aufgabe bei der Materialkomposition besteht entsprechend darin, für die geforderten Parameter eine bestehende oder neue Formulierung finden, mit der die entsprechenden Anforderungen erfüllt und eine bestmögliche gewährleistet werden kann.

Kunststofflösung: Polyurethan für den 3D-Druck mit Endloskolben-Prinzip

Die grundsätzliche Lösung des Problems bestand bereits im Polyurethan selbst. Durch den Einsatz von PU im additiven Fertigungsverfahren kann die gewünschte Vernetzung der aufgetragenen Flächen und Raupen sicher gewährleistet werden! Um den additiven Fertigungsprozess im Hinblick auf den Polyurethan-Einsatz in der konkreten Anwendung bestmöglich anpassen zu können, schloss sich ebalta mit einem international renommierten Hersteller von 3D-Druckern zu einer Entwicklungskooperation zusammen.

Ergebnis der Zusammenarbeit: Mit Einsatz des Endloskolben-Prinzips können jetzt auch Kleinstmengen in optimalen Mischungsverhältnissen dosiert werden. Zudem ist es nun möglich, die Austragsleistung der verwendeten Drucker auf ihren Verfahrweg angepasst zu regulieren. Dadurch kann fortan der Austrag pro Umdrehung und je nach Auslegung der Pumpen mit maximaler Präzision festgelegt werden. Hinzu kommt, dass Medien mit hoher Viskosität scherarm gefördert und am Ende der jeweiligen Bahnen gleichermaßen abgetrennt werden können. Das sorgt dafür, dass sich die Geschwindigkeit beim Druckprozess deutlich erhöhen lässt. Bereits Abstände von einigen Sekunden Pause sorgen dafür, dass das Material vor der nächsten Schicht ausreichend ausgehärtet ist.