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3D-Druck-Materialien Neue Werkstoffe für die Additive Fertigung

| Redakteur: Dorothee Quitter

Immer mehr Firmen steigen in die Entwicklung von Filamenten, Pulvern oder Harzen für die Additive Fertigung ein oder optimieren vorhandene Materialien für bestimmte Anwendungen. Dienstleister greifen diese Neuentwicklungen auf und erweitern so ihr Angebot. Wir informieren über die jüngsten Entwicklungen.

Firmen zum Thema

(Bild: CRP)

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Victrex hat PAEK-Filament für die additive Fertigung optimiert

Das neue Victrex-AM-Filament auf PAEK-Basis wurde gezielt für die additive Fertigung entwickelt und optimiert.
Das neue Victrex-AM-Filament auf PAEK-Basis wurde gezielt für die additive Fertigung entwickelt und optimiert.
(Bild: Intamsys)

Victrex hat das Filament Victrex AM 200 auf den Markt gebracht. Das neue Produkt wurde speziell für die additive Fertigung entwickelt und optimiert. Bisher erhältliche PEEK-Materialien werden zwar für einige Anwendungen in der additiven Fertigung genutzt, wurden aber für herkömmliche Herstellungsverfahren wie Zerspanen und Spritzguss entwickelt. Nutzt man etwa ein Filament aus einem PEEK, das eigentlich für das Spritzgussverfahren hergestellt wurde, so führt das im filamentbasierten 3D-Druck aufgrund einer geringen Haftung zwischen den Schichten typischerweise zu Bauteilen mit geringerer Festigkeit. Das neue Material wurde jedoch gezielt entwickelt, um diese Schwäche beim Drucken von PEEK zu beheben. Das Victrex-AM-Filament weist eine höhere Festigkeit in Z-Richtung auf. Ausserdem konnte eine Festigkeit in XY-Richtung von bis zu 80 % mit einer besseren Anpassungsfähigkeit beim Drucken im Fused Filament Fabrication-Verfahren als bei den bislang vorhandenen PAEK-Materialien erreicht werden. 3D-Drucker-Hersteller Intamsys wird das neue Filament zuerst anbieten.

3D Systems stellt elastomeres 3D-Druckmaterial vor

Figure 4 Rubber-65A BLK ist biokompatibel gemäß ISO 10993-5 und ISO 10993-10, sodass das Elastomer zur Herstellung von Griffen und Handgriffen verwendet werden kann.
Figure 4 Rubber-65A BLK ist biokompatibel gemäß ISO 10993-5 und ISO 10993-10, sodass das Elastomer zur Herstellung von Griffen und Handgriffen verwendet werden kann.
(Bild: 3D Systems)

Aufbauend auf seinem Portfolio an Werkstoffen in Produktionsqualität stellt 3D Systems Figure 4 Rubber-65A BLK vor. Dieses Elastomer mit mittlerer Reissfestigkeit hat eine hohe Bruchdehnung für Flexibilität und Haltbarkeit, ist für langfristige Umweltstabilität ausgelegt und wird gemäss UL94-Normen getestet. Diese Eigenschaften ermöglichen die Herstellung von elastomeren Endanwendungsteilen mit hoher Genauigkeit und minimaler Narbenbildung von Trägern, was sie ideal für Anwendungen wie Luft-/Staubdichtungen, Dichtungen für die Elektronik, Schwingungsdämpfer und Rohrabstandshalter macht. Figure 4 Rubber-65A BLK ist biokompatibel gemäss ISO 10993-5 und ISO 10993-10, sodass es zur Herstellung von Griffen und Handgriffen sowie zur Polsterung von Schienen und Klammern verwendet werden kann. Teile, die unter Verwendung des neuen Elastomers und der Figure-4-Technologie von 3D Systems entstehen, sollen schneller hergestellt werden können als mit anderen ähnlichen Materialien von Wettbewerbern, die eine sekundäre thermische Nachhärtung erfordern.

Igus druckt zwei Filamente in einem Fertigungsschritt

Beim Zwei-Komponenten-Druck lassen sich zwei Filamente in einem einzigen Fertigungsschritt zu einem schmierfreien und hochstabilen Bauteil miteinander verbinden.
Beim Zwei-Komponenten-Druck lassen sich zwei Filamente in einem einzigen Fertigungsschritt zu einem schmierfreien und hochstabilen Bauteil miteinander verbinden.
(Bild: Igus)

Um mehr Flexibilität in der Produktentwicklung zu ermöglichen, bietet Igus jetzt in seinem 3D-Druckservice Bauteile aus zwei Druckmaterialien an. Im Zwei-Komponenten-Druck lassen sich beispielsweise Tribo-Filamente mit kohlefaserverstärkten Filamenten kombinieren. So erhält der Kunde nicht nur ein besonders verschleissarmes, sondern auch ein äusserst belastbares Bauteil. Die 2K-Drucker arbeiten mit dem FDM-Verfahren. Dabei fliessen die beiden geschmolzenen Kunststoffe jeweils durch eine eigene Druckdüse. Die 2K-Drucker können beim Druck jederzeit zwischen den Materialien wechseln, sie verschmelzen an den Übergängen. So können sich die Materialien umschliessen, ineinander verschränken oder schichtweise abwechseln. Ein Ausnahmefall sind stark unterschiedliche Schmelztemperaturen. Konstrukteure können in diesem Fall eine formschlüssige Verbindung herstellen – etwa einen Schwalbenschwanz, der zwei Bereiche miteinander verbindet.

DEW hat austenitisches Stahlpulver fürs Laserschmelzen entwickelt

Bei der Entwicklung der Metallpulver beziehen die DEW in der kompletten Pro-zesskette ihre Kunden mit ein: startend mit der Legierungsidee, über die Herstellung des Pulvers, zum einsatzfertigen Prototypen und Bauteil bis hin zur Großserie über die additive Fertigung hinaus.
Bei der Entwicklung der Metallpulver beziehen die DEW in der kompletten Pro-zesskette ihre Kunden mit ein: startend mit der Legierungsidee, über die Herstellung des Pulvers, zum einsatzfertigen Prototypen und Bauteil bis hin zur Großserie über die additive Fertigung hinaus.
(Bild: DEW)

Die Deutschen Edelstahlwerke (DEW) haben mit Printdur HSA ihr Portfolio für die additive Fertigung erweitert. Das Metallpulver wird mittels Gasverdüsung hergestellt und weist im gedruckten Zustand ein zu 99 % austenitisches Gefüge auf und ist unmagnetisch. Er eignet sich für das selektive Laserschmelzen. Im Vergleich zu typischen austenitischen Stählen zeichnet sich der Werkstoff durch eine deutlich erhöhte Streckgrenze, Zugfestigkeit und Härte aus. So weist der Werkstoff 1.4404 (316L) verglichen mit dem Printdur HSA ein deutlich geringeres Festigkeitsniveau auf. Streckgrenze und Zugfestigkeit sind beim Printdur HSA doppelt so hoch.

Up-Nano ist die Herstellung von ISO-Prüfkörpern im Mikro-3D-Druck gelungen

Im hochauflösenden 3D-Druck hergestellte Testkörper in cm-Größe.
Im hochauflösenden 3D-Druck hergestellte Testkörper in cm-Größe.
(Bild: Upnano)

Hochauflösender 3D-Druck erlaubt es Bauteile herzustellen, die kleiner und präziser sind als dies mit irgendeinem anderen traditionellen Herstellungsverfahren möglich ist. Je bekannter allerdings das Potenzial dieser Technologie wird, desto mehr benötigen Industrie und Forschungseinrichtungen verlässliche Informationen zur Qualität der unterschiedlichen Materialien. An solche Informationen zu gelangen erweist sich oft als schwierig, weil die meisten Standardverfahren zur Materialspezifikation Prüfkörper erfordern, die wesentlich grösser sind als es mit 2-Photonen Polymerisation (2PP) gezeigt wurde. Erstmals ist es nun der Up-Nano GmbH aus Wien gelungen, cm-grosse Prüfkörper für Materialspezifikationen nach ISO-Standards mittels seiner 3D-Drucktechnologie 2PP herzustellen. Dies gelang unter Verwendung eines ihrer spezifischen Photopolymere auf ihrem kommerziell verfügbaren NanoOne-Drucker. Bislang galt es für 2PP 3D-Drucker, die eine Auflösung im Nanometerbereich haben, als unmöglich, Bauteile drucken zu können, die so gross sind, dass sie für ISO-Standardtests verwendet werden können. Die patentgeschützte „Adaptive Auflösungstechnologie“ der Up-Nano macht dieses nun in Verbindung mit einem leistungsstarken Laser möglich.

Materialise nimmt mineralgefülltes Polyamid zum Lasersintern ins Portfolio

Das mineralgefüllte Polyamid Ultrasint PA6 MF eignet sich für die Fertigung funktionsfähiger Prototypen und Vorserien.
Das mineralgefüllte Polyamid Ultrasint PA6 MF eignet sich für die Fertigung funktionsfähiger Prototypen und Vorserien.
(Bild: Materialise)

Materialise hat sein Materialportfolio um das hoch belastbare Ultrasint PA6 MF erweitert. Das Material ist ein mineralgefülltes Polyamid, das ähnliche Eigenschaften wie PA6 im Spritzguss aufweist. Es soll sich ideal für die Fertigung funktionsfähiger Prototypen und Vorserien eignen, etwa in der Automobilindustrie oder im Maschinenbau.Typische Anwendungen sind funktionelle und strukturelle Tests sowie Feld- und Systemtests. Materialise kann mit Ultrasint PA6 MF Bauteile bis zu einer Grösse von 340 x 340 x 360 mm fertigen. Die minimale Wanddicke beträgt 1 mm, es wird jedoch eine Dicke von 2 bis 3 mm empfohlen. Die gefertigten Teile sind bis 209 °C wärmeformbeständig.

Maker Bot bietet ASA-Filamente für seine FDM-Drucker

Mit ASA und dem industriellen Stützmaterial SR-30 von Stratasys können Ingenieure uneingeschränkte Formen drucken.
Mit ASA und dem industriellen Stützmaterial SR-30 von Stratasys können Ingenieure uneingeschränkte Formen drucken.
(Bild: Maker Bot)

Maker Bot bietet das Präzisionsmaterial ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylester) für seine FDM-Drucker Method an. Die mechanischen Eigenschaften von ASA ähneln denen von ABS. ASA hat jedoch bessere Ultraviolettbeständigkeit, langfristige Hitzebeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit. Deshalb behält ASA seinen Glanz, seine Farbe und seine Eigenschaften in Aussenbereichen besser als ABS. Durch seine wetterbeständigen Eigenschaften ist ASA ideal für viele Endanwendungsteile und Funktionsprototypen, etwa in der Automobil-, Energie- und Versorgungsbranche, in der Landwirtschaft, in der Erdöl- und Gasindustrie sowie in der Verkehrsmittelbranche.

CRP Technology hat das 3D-Druck-Material Windform P1 auf den Markt gebracht

Die im Material Windform P1 erstellten Teile bieten eine Qualität und Eigenschaften, die denen von Teilen, die mittels Einspritzpressen gefertigt wurden, ähnlich sind.
Die im Material Windform P1 erstellten Teile bieten eine Qualität und Eigenschaften, die denen von Teilen, die mittels Einspritzpressen gefertigt wurden, ähnlich sind.
(Bild: CRP)

CRP Technology hat das 3D-Druck-Material Windform P1 auf den Markt gebracht. Es gehört zu einer neuen Serie von Pulvern (Windform P-Line) für die Additive Fertigung, die von CRP Technology für das Hochgeschwindigkeits-Sintern (High Speed Sintering) entwickelt wurde. Windform P1 ist ein isotropes Polyamid und soll die Serienproduktionen von kleinformatigen Teilen schnell und mit niedrigen Kosten ermöglichen. Die erstellten Teile bieten laut CRP eine Qualität und Eigenschaften, die denen von Teilen, die mittels Einspritzpressen gefertigt wurden, ähnlich sind. Mit Windform P1 können auch detailgetreue Oberflächen gefertigt werden.

Lehvoss führt flammbeständiges Hochtemperatur-Polyamid für den 3D-Druck per FFF ein

Durch seine elektrischen Isolationseigenschaften ist das Material Luvocom 3F PAHT KK 50056 BK FR ideal für Anwendungen in der Elektrik und Elektronik geeignet.
Durch seine elektrischen Isolationseigenschaften ist das Material Luvocom 3F PAHT KK 50056 BK FR ideal für Anwendungen in der Elektrik und Elektronik geeignet.
(Bild: Lehvoss)

Innerhalb seiner Produktlinie von Hochtemperatur-Polyamiden hat Lehvoss das flammbeständige Filament Luvocom 3F PAHT KK 50056 BK FR eingeführt. Eine keramische Additivierung erhöht die thermische Stabilität, ohne die Verarbeitung negativ zu beeinflussen. Mit einer halogenfreien Flammschutzausrüstung wird UL-94 V0, für Wandstärken >=0.4 mm, erreicht und das mit 3D-gedruckten Prüfstäben. Als Drucker für die Prüstäbe wurde der Ultimaker S5, in Verbindung mit einem CC 0.6 Druckkern, verwendet. Durch seine elektrischen Isolationseigenschaften ist das Material ideal für Anwendungen in der Elek-trik und Elektronik, weiterhin in allen Anwendungen in denen es auf Flammbeständigkeit ankommt. Wie bei allen Luvocom-3F-Produkten, ist auch bei diesem Material keine beheizte Druckkammer notwendig und Bauteile können verzugsfrei gedruckt werden. Als Stützmaterialien sind HIPS und PVOH verwendbar.

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Seminartipp

Das Seminar 3D-Druck in der direkten digitalen Fertigung vermittelt die Technik, Eignung und Voraussetzung des 3D-Drucks und gibt den Teilnehmern einen Überblick über die Entwicklungen, Möglichkeiten und Grenzen.

Buchtipp

Das Buch Additive Fertigung beschreibt Grundlagen und praxisorientierte Methoden für den Einsatz der additiven Fertigung in der Industrie. Das Buch richtet sich an Konstrukteure und Entwickler, um eine erfolgreiche Implementierung additiver Verfahren in ihren Unternehmen zu unterstützen.

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal konstruktionspraxis.vogel.de

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