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3D-Pellet-Drucker verbessert Ultem-Anwendungen

Entscheidend für den Aufbau eines 3D-Bauteils ist vor allem aber auch die Reproduzierbarkeit des Prozesses. Für einen Anwender ist das ein zentraler Punkt, damit die Qualität des Bauteils speziell in der Serienfertigung von kleinen und mittleren Losen gleichmäßig ist. Bauteile der Spritzgießtechnik und 3D-Bauteile weisen übrigens vergleichbare Homogenitäten des Materials auf, weil Granulat aus thermoplastische Ultem 9085 eingesetzt wird. Die letzten Zugversuche nach DIN EN ISO 527-2 Typ 1A belegten aufgrund geringer Standartabweichungen eine hohe Prozessstabilität. Diese wird vor allem durch die patentierte Granulatextruder erreicht, die eine materialschonende Verarbeitung des Kunststoffs gewährleistet und die Degradierung der Polymere im Extruder minimiert.

Der 3D-Pellet-Druck mit Ultem 9085 hebe nun deutlich mehr Time-to-Market-Potenziale, was sowohl bei Prototypen als auch bei Serienbauteilen der Fall sei. Durch die Extrudertechnik von AIM3D verbessern sich außerdem die Oberflächenqualitäten bei gleicher Bauzeit der früheren Systeme. Das wird möglich, weil durch die Verwendung von Granulaten auch bei niedrigeren Schichtstärken höhere Bauraten erzielt werden können. Auch sollen in Zukunft Ideen für feinere Düsen (unter 0,4 Millimeter) realisiert werden, sodass in Zukunft das Spektrum für Bauteile aus Ultem 9085 erweitert wird.

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3D-Pellet-Druck macht Anwendungen günstiger

Außer den Vorteilen in puncto Kosten und Zeit, eröffnet das CEM-Verfahren (Composite Extrusion Modeling) auch generell neue Anwendungsgebiete für Ultem 9085. Das Material eignet sich nämlich außer für klassischen Aerospace-Anwendungen auch für den Automobilbau und für den Einsatz in der Bahntechnik. Ein Beispiel dafür ist die Substitution von komplexen Baugruppen aus Blech im Lüftungsbereich, wie sie in Kooperation mit Replique und Alstom gelang. Das Material sei also überall dort einsetzbar, wo höchste Anforderungen an die mechanischen und thermischen Eigenschaften gestellt würden und ein 3D-Bauteil unter Sicherheitsaspekten langlebige mechanische Eigenschaften sicherstellen müsse. Dr. Max Siebert, CEO von Replique: „Durch den Einsatz eines 3D-Pellet-Druckers werden nicht nur bestehende Anwendungsfälle in Zukunft günstiger machbar.“ Vielmehr werde man in Zukunft neue 3D-Anwendungen von Ultem 9085 erleben, welche in der Vergangenheit wirtschaftlich nicht darstellbar waren. Speziell im Aerospace-Bereich ergeben sich neue Horizonte, präzisiert Siebert.

Dem Voxelfill-Prinzip jetzt ohne Inhomogenitäten folgen

Bei der additiven Fertigung von Polymeren, weisen Bauteile durch den schichtartigen Aufbauprozess inhomogene Festigkeitswerte auf. Das äußert sich vor allem durch Nachteile bei den Zug- und Biegefestigkeiten, sowie ein sehr sprödes 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 und reinen Thermolasten wie Ultem 9085 unter Beweis. Um eine breite Anwendbarkeit von 3D-Bauteilen zu ermöglichen, muss das Phänomen inhomogener Festigkeiten folglich grundsätzlich gelöst werden. Unter Einsatz der 3D-Extrusionstechnologie des CEM-Verfahrens entwickelte AIM3D eine sogenannte Voxelfill-Strategie, die diese Einschränkungen überwindet und die Wirtschaftlichkeit des CEM-Verfahrens steigert, wie man betont. Voxelfill sei zudem anwendbar bei Multimaterialbauteilen und eigne sich grundsätzlich für die Werkstoffgruppen Kunststoff, Metall und Keramik zum Aufbau von 3D-Bauteilen. Lieberwirth: „Mit der Entwicklung von Voxelfill bekommt der Verarbeiter die Möglichkeit, die innovative Prozesstechnik Voxelfill zur Verbesserung der Z-Festigkeit und der Druckgeschwindigkeit zu nutzen.“ Das Ganze werde kontinuierlich verbessert, heißt es.

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