Doppelt flexibler Durchbruch: Silicon-Teile aus dem 3D-Drucker

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Silicon-Druck mit benutzerfreundlicher Software

Das Ergebnis ist beeindruckend. Ort des Geschehens ist ein Glaskasten. Darin befindet sich der Werkraum mit einem Roboter. Die Maschine ist mit einer Düse ausgerüstet, aus der sie zügig ein Tröpfchen Silicon nach dem anderen auf einer Unterlage absetzt. Nicht irgendwo, sondern exakt dort, wo es die Computerdatei mit der Designsoftware vorgibt – genau wie beim Tintenstrahldruck auf Papier.

Für die Steuerung des Roboters konnten die Entwickler keine Lösung von der Stange verwenden: „Ein zentraler Entwicklungsschritt war die Erstellung eines maßgeschneiderten Programms“, berichtet enders-Geschäftsführer Florian Ganz. Aus der Sicht von Bernd Pachaly hat sich der Aufwand gelohnt: „Das ist die erste wirklich benutzerfreundliche Software auf diesem Gebiet“.

Regelmäßig hält der Roboter kurz an und ein UV-Lichtstrahl wandert über die winzigen Tropfen. Die sind zu einem schmalen Streifen zusammengeflossen. Nun wird das Silicon in weniger als einer Sekunde im ultravioletten Licht vulkanisiert. Dabei vernetzen die Moleküle zu einer gummielastischen Substanz. Anschließend trägt der Roboter die nächste Lage aus Silicontröpfchen auf.

Dank der Vulkanisation entsteht ein homogener Körper, denn das zähflüssige Material verbindet sich gleich nach dem Auftragen auch mit den Schichten, die unmittelbar daneben oder darunter liegen. Beeindruckend rasch wächst aus dem Nichts das Logo von Wacker heraus. Nach einer guten Viertelstunde sind die Buchstaben mit den markanten Serifen rund einen Zentimeter groß und einige Millimeter dick.

Größere Objekte zu fertigen dauert entsprechend länger. Doch langfristig wollen die Entwickler in einer Stunde rund 100 g Silicon ausdrucken – schnell genug für jede denkbare Anwendung. Dabei ist die Präzision besonders eindrucksvoll. Denn der Roboter erzeugt extrem feine Strukturen: Der Siliconstreifen ist etwa 0,6 mm breit und dabei nur halb so hoch. Das macht die Herstellung äußerst genauer Konturen möglich und ergibt eine Oberfläche, die bei angenehmer Haptik nahezu eben ist. „Die Rauigkeit kann noch besser werden als 100 Mikrometer“, betont Pachaly. Das ist kaum mehr als Haaresbreite und deutlich glatter als bei gedruckten Kunststoffen.

Fast wie mit Spritzguss hergestellt sehen die Objekte aus – die additive Fertigung sieht man ihnen kaum an. Um das zu erreichen, musste Siliconentwickler Dr. Ernst Selbertinger eine Formulierung entwickeln, die sich als winziges flüssiges Tröpfchen dosieren lässt und anschließend sofort an Ort und Stelle stehen bleibt. „Man kann sich das so vorstellen wie bei der Zahncreme: in der Tube unter Druck flüssig wird sie auf der Zahnbürste wieder standfest“, erklärt der Chemiker. Mehr verrät er nicht über die Mischung – nur dass ein Platinkatalysator enthalten ist, der die Vernetzung der Moleküle im UV-Licht bewerkstelligt.

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