Fast Spritzgegossen Das Voxelfill-Verfahren macht 3D-Druck-Bauteile stabiler

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AIM3D gelang es, die Vorteile, des patentierten Voxelfill-Verfahrens nachzuweisen. Festigkeitsprüfungen belegen nun, dass man so inhomogene Festigkeiten von 3D-Bauteilen in allen Achsen überwinden kann.

AIM3D setzt seit 2017 konsequent auf 3D-Pellet-Drucker in Abgrenzung zu FDM-3D-Druckern, die Granulate statt Filamenten verarbeiten. Deutlich günstigere Materialeinstandskosten von Granulaten und die Verwendung von Regenerat direkt aus der Mühle bilden die Grundlage für die hohe Wirtschaftlichkeit dieser AM-Fertigungsstrategie mit 3D-Pellet-Druckern, wie es heißt. Clemens Lieberwirth, CTO von AIM3D: „3D-Pellet-Drucker bieten die einzigartige Option, die Eigenschaften von konventionell hergestellten Bauteilen mit einer additiven Fertigungsstrategie recht günstig abzubilden.“ Mit der Voxelfill-Strategie reiche der 3D-Druck nun an das Festigkeitsniveau des klassischen Spritzgießens heran.

So verbessert man die Festigkeit in Z-Richtung

Bei der additiven Verarbeitung von Polymeren weisen Bauteile durch den schichtartigen Aufbauprozess inhomogene Festigkeitswerte auf. Dies äußert sich vor allem durch Nachteile bei den Zug- und Biegefestigkeiten, sowie einem sehr spröden Verhalten entlang der Z-Achse. Demgegenüber reichen die erzielbaren Festigkeiten entlang der X- und Y-Achsen mancher Verfahren schon an die Festigkeiten der klassischen Spritzgießverfahren heran. AIM3D stellte das bereits mit der Verarbeitung von fasergefüllten Werkstoffen wie PA6 GF30 (Polyamid mit 30 Prozent Glasfasern) und reinen Thermolasten wie Ultem 9085, einem Polyetherimid (PEI) unter Beweis. Um eine breite Anwendbarkeit von 3D-Bauteilen zu ermöglichen, muss das Phänomen inhomogener Festigkeiten aber grundsätzlich gelöst werden. Per 3D-Extrusion und CEM (Composite Extrusion Modeling) entwickelte AIM3D eine Voxelfill-Strategie, die diese Einschränkungen überwindet und die Wirtschaftlichkeit des CEM-Verfahrens steigert. Voxelfill ist außerdem für Multimaterial-Bauteile anwendbar und eignet sich grundsätzlich für die Werkstoffgruppen Kunststoff, Metall und Keramik. Mit Voxelfill bekommt der Anwender die einzigartige Möglichkeit zur Verbesserung der Z-Festigkeit und der Druckgeschwindigkeit. Es werde konsequent an der Weiterentwicklung gearbeitet.

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So sieht die sogenannte Voxelfill-Strategie aus:

Ziel der Entwicklung von Voxelfill war es also, inhomogene Festigkeiten im 3D-Druck zu überwinden. Aktuell erreicht der Materialextrusions-3D-Druck, je nach Werkstoff, circa 50 Prozent Festigkeit in Druckrichtung. Die gedruckten Schichten reißen deshalb auseinander und die Bauteile sind deshalb häufig nur für Prototypen geeignet. Mit Voxelfill erreicht AIM3D nun 80 Prozent Festigkeiten (verglichen mit dem formgebundenen Spitzgießverfahren) und ermöglicht so die technische Anwendung 3D-gedruckter Teile aus zertifizierten Granulaten. Potenziell angestrebt werden natürlich 100 Prozent. Voxelfill ist eine Kombination aus Spritzgießen und 3D-Extrusions-Drucken auf Basis des CEM-Verfahrens. Voxelfill erreicht nahezu isotrope Materialeigenschaften in allen Baurichtungen. Es ist auch produktiv und erreicht eine Orientierung von Verstärkungsfasern in Z-Richtung. Nach Ansicht von Lieberwirth wird Voxelfill damit zum Game-Changer im Bereich der Festigkeiten von 3D-Bauteilen.

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