< Previous Österreichische Kunststoffzeitschrift 11/12 2021 296 ADDITIVE FERTIGUNG Die Unternehmen Akro-Plastik GmbH, Plasmatreat GmbH sowie Yizumi Germany GmbH präsentierten auf der Fakuma 2021 eine Kombination von Ideen zum Thema 3D-Druck. Der Grundgedanke des Projekts der drei innovativen Unternehmen ist der 3D-Druck eines hochfesten nachhalti- gen Kunststoffs auf ein mit einem plasmapolymerisierten Haftvermittler beschichtetes Edelstahlblech. Akro-Plastic Teamwork für Ideen mit Zukunft „Das 3D-Drucken von hochbelasteten, großvolumigen Bauteilen nimmt immer mehr an Bedeutung zu“, weiß Micha- el Rieck, Business Development Mana- ger, Akro-Plastic Gmbh. Dabei stellt sich nach Angaben des Compoundeurs das SEAM-Verfahren (Screw Extrusion Addi- tive Manufacturing) durch die Verwen- dung von Standard-Granulat und hohen Durchsätzen von mehr als 5 kg/h als be- sonders günstige Methodik heraus. Beim Drucken von faserverstärkten Kunst- stoffen kann eine sehr hohe Ausrichtung der Fasern erreicht werden (Anisotro- pie). Bei optimalen Bedingungen können Festigkeiten oberhalb der von spritzge- gossenen Geometrien erreicht werden. „Die erzielbaren Durchsätze und Ma- terialeigenschaften machen kombi- niert mit einem bauteilgerechten De- sign auch Stückzahlen jenseits von 10 000 Stück in additiver Fertigungswei- se möglich und bieten eine Alternative zum Spritzguss. Diese Grenze kann je nach Geometrie und Anlage auch deut- lich weiter nach oben gesetzt werden“, erläutert Dr. Nicolai Lammert, Head of Business Unit Additive Manufacturing, Yizumi Germany GmbH. „Eine Ska- lierung über Anlagenanzahl oder in- nerhalb einer Fertigungszelle über die Anzahl der Extruder und Düsen verviel- facht die Stückzahl pro Stunde bei ge- ringen Investitionskosten“. Die Flexibilität des Verfahrens erlaubt nach Angaben der drei Unternehmen neue Designs in 3D-Raumstrukturen, die im Spritzguss nicht abgebildet wer- den können. Bei der Verwendung einer 3D-Wabenstruktur können extreme Drucklasten mit geringen Bauteilge- wichten getragen werden. Im 3D-Druck werden oft amorphe Kunststoffe verwendet, da sie deut- lich weniger schwinden als teilkristal- line und sich somit weniger verziehen. Die Haftung an der Bauplattform wird durch eine geringere Kontraktion deut- lich verbessert. Akro-Plastic entwickelt faserverstär- kte Compounds mit teilkristallinen Po- lymeren. Diese kombinieren eine hohe chemische Beständigkeit mit einer hohen Steifigkeit, Festigkeit und Dimen- sionsstabilität, die in der additiven Fer- tigung für hohe Durchsätze sorgen. Das Akromid ® Next U3 40 1 black (8238) ist ein Polymer auf Basis von Rizinusöl. Der Biomasseanteil im Polymer ist 97 %, das Compound ist zudem mit 40 % wieder- verwerteten Kohlefasern (PIR) verstär- kt. Laut Angaben des Compoundeurs ist die Schwindung des Werkstoffs so gering, dass sich auch sehr große Bau- teile mit fast 4 Metern Layerlänge pro- blemlos herstellen lassen. Die Mecha- nik ist mit einem E-Modul von 20 GPa und einer Festigkeit von 190 MPa sehr hoch und trotzdem mit einer Reißdeh- nung von 3,5 % extrem duktil. Die Schaffung einer festen Verbin- dung zwischen normalerweise inkom- patiblen Materialien, wie in diesem Bei- spiel einem hochfesten, nachhaltigen Kunststoff und einem Edelstahlblech, wurde auf der Fakuma am Beispiel des Stiftehalters gezeigt. Hier kam die Plas- maPlus-Technologie von Plasmatreat zum Einsatz. Auf dem Blech wurde mit dem speziellen PlasmaPlus-Verfahren PT-Bond eine Nanoschicht abgeschie- den und somit die Schmelze auf dem Metall zur Haftung gebracht. „PT-Bond ist eine spezielle Nanoschicht, die mit unserer PlasmaPlus-Technologie kreiert wird, um funktionalisierte Oberflächen zu schaffen. Beim Einsatz von PT-Bond wird dem unter Atmosphärendruck er- zeugten Plasmastrahl ein gasförmiger Präkursor injiziert. Das Substrat wird mit einer hauchdünnen, transparenten, plasmapolymeren Schutzschicht über- zogen. Diese fungiert dann als Haft- vermittlerschicht“, erklärt Lukas Buske, Head of Plasma Applications, Plasma- treat GmbH, das Verfahren. „So kön- nen wir Materialien langzeitstabil mitei- nander verbinden und die Einsatzfelder von 3D gedruckten Bauteilen flexibel für die industrielle Fertigung erweitern.“ www.akro-plastic.com Die anhand des Stiftehalters gefertigte Struktur zeigte Besuchenden aus den Bereichen Design und Technik Denkanstöße in Bezug auf neue Konstruktionen für zukünftige Entwicklungen auf. Foto: Akro-Plastic Österreichische Kunststoffzeitschrift 11/12 2021 297 ADDITIVE FERTIGUNG Foto: iQtemp Die iQtemp GmbH mit Sitz in DE-Lüdenscheid ist ein international tä- tiger Dienstleister für die konturnahe Temperierung von Spritz- und Druckgusswerkzeugen. iQtemp bietet Technologie übergreifend Lösungen für eine homogene und effiziente Temperierung an. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Auslegung der Temperiersysteme hinsichtlich der Strömungsmechanik und Homogenität der Temperaturvertei- lung gelegt. Dies ist die besondere Exper- tise der Konstrukteure von iQtemp, die über mehr als 15 Jahre Erfahrung verfü- gen. Realisiert werden die Lösungen bis- lang durch die additive Fertigung (Me- tall-3D-Druck) und das Vakuumlöten. Diese beiden Verfahren ergänzen sich ausgezeichnet. So lässt sich durch die Kombination unterschiedlicher Techno- logien das bestmögliche Ergebnis für den Kunden erzielen. Um dies noch weiter zu perfektionie- ren hat iQtemp das Diffusionsschwei- ßen als weitere Technologie zur Um- setzung konturnaher Temperierungen ins Portfolio aufgenommen. Beim Dif- fusionsschweißen handelt es sich um einen Fügeprozess, bei dem die einzel- nen Komponenten eines Formeinsatzes bei hoher Temperatur und unter hohem Druck, ohne Zuhilfenahme eines Zu- satzwerkstoffs, miteinander verbunden werden. Dies führt zu einer hochfesten Fügeverbindung, die selbst bei Hoch- glanzpolitur nicht mehr zu erkennen ist. Besondere Vorteile bietet dieses Verfah- ren beispielsweise bei der Fertigung von Formeinsätzen für Reflektoren, op- tische Linsen, oder andere Bauteile mit hohen Anforderungen an die Oberflä- che. Qualifiziert für diesen Prozess hat iQtemp derzeit die Stähle 1.2083, 1.2343, 1.2344, sowie Tyrax. Für die additive Fertigung bietet iQtemp die Werkstoffe 1.2709, W360 und M789 (korrosionsbeständig) an, das Va- kuumlöten eignet sich für eine Vielzahl an gängigen Formenstählen. Zum si- cheren Betrieb der Temperierungen steht bei iQtemp zudem ein Edelstahl- Leitungsfilter zur Verfügung, um die Temperierkanäle vor Verschmutzung zu schützen, sowie die Korrosionsschutz- beschichtung AnoxPro, die eigens für komplexe Kanal-Geometrien entwickelt wurde. www.iQtemp.com iQtemp Konturnahe Temperierung dank additiver Fertigung und Diffusionsschweißen Österreichische Kunststoffzeitschrift 11/12 2021 298 ADDITIVE FERTIGUNG Eine neue Ära der additiven Serienfertigung Der industrielle Seriendruck von Kunst- stoffbauteilen bedeutet eine radikale Abkehr von bisher bekannten Konzep- ten der lithographischen additiven Fer- tigung wie Harzbädern oder Material- wannen. Stattdessen führt Cubicure mit Cerion eine neue Drucktechnik mit mo- bilem Druckkopf und umlaufender Harz- trägerfolie ein. Cerions in seinen Dimen- sionen skalierbares Druckkonzept bringt ein vollkommen neuartiges Verständnis von Durchsatz und Fertigungsqualität in den lithographischen 3D-Druck. Der Produktionsvision sind kaum Gren- zen gesetzt: Von einzelnen Großbauteilen bis hin zu tausenden Kleinteilen bietet Cerion gleichbleibend hohe digitale Pro- duktionsqualität. Auf einem Baufeld von einem Meter mal 30 Zentimeter fertigt das System Kunststoffbauteile mit einer op- tischen Auflösung von 50 x 50 µm² und einer bisher unbekannten Wiederhol- genauigkeit. „Durch die Art der Prozess- führung mit überfahrendem Druckkopf Mit der 3D-Druckanlage Cerion von Cubicure werden jetzt Kunststoffbauteile auf Knopfdruck und in Serie werkzeuglos gefertigt. Cubicure Industrieller Seriendruck von Kunststoffbauteilen endlich möglich Das Wiener 3D-Druck-Unternehmen Cubicure ergänzt mit der Produktionsanlage Cerion sein Anlagenportfolio und will so die di- gitale Produktion von der Prototypisierung bis hin zur industriellen Serienfertigung komplett abdecken. Industriebetriebe erhalten durch die Großmaschine einen wesentlichen Baustein, um ihre Produktionsketten vollständig zu digitalisieren. Das seit Jahren bei Cubicure in Entwicklung befindliche Großsystem ist bereits im Pilotkundeneinsatz. Cerions neues Druckkonzept ermöglicht die additive Massenfertigung von industrietaug- lichen Kunststoffbauteilen. Fotos: Cubicure und präzisester Belichtungssteuerung gibt es über das Baufeld verteilt keine Va- rianz in der Fertigungsgenauigkeit der Bauteile“, bestätigt Dr. Bernhard Busetti, Prozessingenieur und Produktmanager für AM-Systeme bei Cubicure. Cerion setzt darüber hinaus auf Cubicures be- währte Hot Lithography Technologie. Dadurch steht dem neuen System schon jetzt ein breites Prozessfenster zur Verar- beitung unterschiedlichster Photopoly- mere zur Verfügung. Stereolithographie neu gedacht „Das ist der wesentliche Durchbruch in der großtechnischen Skalierung von li- thographischen Druckprozessen“ freut sich Geschäftsführer und CTO Dr. Robert Gmeiner. „In diesem Druckprozess erfol- gen sowohl der Materialeinzug als auch das Ablösen der gedruckten Kunststoff- schichten vom Trägermedium in skalier- barer Art und Weise. Die Prozesskräfte und viele andere Faktoren im Aufbau- prozess sind nun von der Bauteilgeo- metrie und der Bauraumauslastung ent- koppelt. Auch Breite und Länge eines Baufeldes machen in der Prozessperfor- mance keinen Unterschied mehr. Nach drei Jahrzehnten Stereolithographie ist ein Prozess gefunden worden, der indus- triell skalierbar ist.“ Dem Massendruck von Hochleis- tungspolymeren steht nun nichts mehr im Weg; der nächste Schritt führt in ein Zeitalter der werkzeuglosen Fertigung. www.cubicure.com Österreichische Kunststoffzeitschrift 11/12 2021 299 ADDITIVE FERTIGUNG Kleinserien mit Fokus auf höchste Qualität und Wirtschaftlichkeit In Kürze zur Serie in geringer Stück- zahl – Auftraggeber profitieren mit Pöp- pelmann von qualitativ erstklassigen Kleinserien und sparen durch die addi- tive Fertigung im 3D-Druck die Investi- tion in spezielle Werkzeuge ein. Bei die- sem Prozess wird das Produkt in der gewünschten Geometrie auf Basis der Pöppelmann Wirt schaftliche Kleinserien Pöppelmann Service für schnelle Realisierung von Kundenprojekten: 3D-Druck von Anschauungs-, Funktionsprototypen und Kleinserien ab Stückzahl 1. Fotos: Pöppelmann Produktidee vorhanden, aber Unterstützung bei der Umsetzung gesucht? Die macht’s möglich: Mit dem 3D-Druck erweckt die Pöppelmann Gruppe Produktideen zum Leben und fertigt für Unternehmen aus unterschied- lichsten Branchen hochwertige Muster und Kleinserien – ab Stückzahl 1. Konstruktionsdaten Schicht für Schicht aufgebaut. Die Additive Fertigung eig- net sich für Kleinserien, Anschauungs- sowie Funktionsprototypen. Ebenso las- sen sich Einsätze für den Spritzguss und das Thermoformen herstellen. Dabei nutzen Kunden den umfassenden Pöp- pelmann Service: Die Experten der Gruppe unterstützen mit ihrem Fach- wissen in der 3D-Druck-gerechten Aus- legung der Produkte. Als Experte für Spritzguss- und Thermoformverfahren steht Pöppelmann bei Bedarf auch für die Produktion weiterführender hoher Stückzahlen zur Seite. Starker Partner für optimale Umsetzung Bei vielen Unternehmen und Gründern schlummern Produktentwürfe in der Schublade, weil Hilfe bei der schnel- len und wirtschaftlichen Realisierung von Artikeln aller Art aus Kunststoff er- forderlich ist. Hier stellt die Pöppelmann Gruppe ihr umfangreiches Know-how aus jahrzehntelanger Erfahrung mit dem hochwertigen Werkstoff zur Ver- fügung. Das Unternehmen entwickelt und fertigt in seinen vier Divisionen ver- schiedenste Kunststoffprodukte – von Schutzkappen und -stopfen für diver- se Industriezweige über Verpackungen und Pflanztöpfe bis hin zu hochpräzisen technischen Bauteilen für die Automo- bilindustrie. Erfahrener Partner mit Mehrwert der internen Entwicklung Von diesem Wissen profitieren Unter- nehmen aus vielen Branchen, die sich in Lohne Unterstützung für ihre Produk- tidee holen: Die Pöppelmann Experten entwickeln aus dem Entwurf ein CAD- Modell und stellen nach enger Abstim- mung mit den Kunden die finalen Ar- tikel in additiver Fertigung her. In der additiven Fertigung lassen sich inner- halb kürzester Zeit Kleinserien aus un- terschiedlichsten Materialien produzie- ren. Dabei greift der Kunststoffspezialist auf viele verschiedene Verfahren und Nacharbeitsschritte zurück. www.poeppelmann.com/ 3ddruck Ideal für Prototypen oder Kleinserien: Die Experten der Pöppelmann Gruppe unter- stützen mit unterschiedlichen Verfahren der additiven Fertigung in der schnellen und wirtschaftlichen Herstellung von Produkten in geringen Stückzahlen. Österreichische Kunststoffzeitschrift 11/12 2021 300 ADDITIVE FERTIGUNG Neuer Firmenstandort bietet Raum für Entwicklung Da der bisherige Firmenstandort be- reits aus allen Nähten platze, übersie- delte Prirevo im September dieses Jah- res in ein neues Gebäude in Ried im Traunkreis. Die neuen Räumlichkeiten bieten dabei nicht nur Platz für neue Maschinen und Projekte, sondern auch für weitere Mitarbeiter. Das Gebäu- de verfügt dabei über modernste Büro- und Meeting Räume, Lagerplatz für mehrere Tonnen an 3D-Druck Materi- alien, einen modernen Schauraum für ein Democenter und jede Menge Park- plätze inklusive einer kostenlosen Lade- möglichkeit für Kunden mit Elektroau- tos. Künftig wird die Ausstattung noch um eine Drink & Print Lounge im Ein- gangsbereich erweitert, welches Besu- chern einen ungezwungenen und nie- derschwelligen Zugang zu additiven Prirevo Oberösterreichischer 3D-Lösungsanbieter auf Expansionskurs Die neuen Räumlichkeiten bieten dabei nicht nur Platz für neue Maschinen und Projekte, son- dern auch für weitere Mitarbeiter. Fotos: Prirevo Nach einem stetigen Wachstum erweitert der markenunabhängige Systemanbieter und Dienstleister für additive Fertigungstechnologien seinen Firmenstandort in OÖ und eröffnet neben einem Innovations- zentrum auch einen modernen Schauraum. Der oberösterreichische 3D-Lösungsanbieter Prirevo freut sich nicht nur über eine ausgezeichne- te Auftragslage, sondern auch über ein konstantes natürliches Wachstum, welches dem Unternehmen nun eine deutliche Expansion ermöglicht. Fertigungstechnologien ermöglichen soll. Regionales Innovationszentrum und ausgezeichnetes Vorort Service Der Markt rund um die additive Ferti- gung ist nicht nur hochinnovativ, sondern auch äußerst dynamisch. Ein konstanter Strom an neuen Entwicklungen erfordert einen regen Austausch zwischen Tech- nologieanbieter und Anwender, der in ländlichen Regionen oftmals schwer zu- gänglich ist. Aufgrund der Erfahrungen der letzten Jahre hat sich Prirevo bei der Auswahl des Firmenstandortes bewusst für die Region Ried im Traunkreis ent- schieden, eine Region, in der sich viele industriellen Unternehmen angesiedelt haben. Die gewählte Örtlichkeit ermög- licht die Weiterentwicklung von Prirevos Erfolgsformel: eine Kombination von in- ternationalen Innovationen mit einem ausgezeichneten Vorort Service. Das Un- ternehmen ist außerdem über die Auto- bahnabfahrt Ried im Traunkreis überaus gut erreichbar. „Wir bieten modernste Lösungen aus aller Welt und sind für unsere Kunden immer erreichbar. Diese Kombination aus internationaler Kompetenz und lo- kale Ansässigkeit hat sich für unsere Kunden als großer Wettbewerbsvorteil erwiesen.“, so Szilard Molnar, CEO von Prirevo. Darüber hinaus möchte Prirevo aber auch die Innovationskraft der Region stärken. Dafür wurde ein mehr als 500 Quadratmeter großes Innovationszen- trum eröffnet, welches neben dem Aus- bau der hauseigenen Academy und neuen individuellen Schulungsmög- lichkeiten auch einen regen Austausch ermöglicht. Österreichische Kunststoffzeitschrift 11/12 2021 301 ADDITIVE FERTIGUNG Prirevo ist ein engagiertes Mitglied der Technologieplattform Additive Manufacturing Austria (AM-Austria). Die Technologieplattform AM-Aus- tria ist ein Non-Profit-Verein, der sich seit 2018 zur Förderung und Unter- stützung der österreichischen Addi- tive Manufacturing Branche einsetzt. Die Plattform wird vom Bundesmini- sterium für Klimaschutz, Umwelt, En- ergie, Mobilität, Innovation und Tech- nologie (BMK) unterstützt und verfolgt das Ziel, Österreich zu einem inno- vativen Vorreiter im Bereich Additive Manufacturing auszubauen, um das enorme Potenzial, das in dieser Tech- nologie steckt, für diesen Standort zu heben. Mit bereits mehr als 70 Mitglie- dern aus Industrie, Forschung und Gewerbe zählt die junge Initiative zu den aktivsten und größten Technolo- gieplattformen in Österreich. www.am-austria.com Breites Dienstleistungsangebot über die gesamte Wertschöpfungskette Nachdem Prirevo im Jahr 2021 bereits mehr als 8 000 Bauteile für die Auto- motiv- bis zur Zuführindustrie fertigte, wurde nun auch das Dienstleistungsan- gebot entlang der Wertschöpfungsket- te deutlich erweitert. Ein eigner Raum mit modernsten 3D-Scanning Techno- logien ermöglicht Reverse Engineering auf höchstem Niveau und die hausinter- nen Fertigungsanlagen umfassen mehr als ein Dutzend unterschiedlicher Anla- gen die ständig erweitert werden. Der additive Maschinenpark wurde kürz- lich um einen formlabs Fuse 1 und einen 3DGence Industry F350 3D-Drucker er- weitert und ein neuer PR 100160PR Laser Cutter aus dem Hause GS Laser Systems ergänzt die subtraktiven Bearbeitungs- möglichkeiten. Umfangreiche Post-Pro- cessing Verfahren vom Assembling bis zu diversen Finishing Verfahren sowie eine eigene Lackiererei runden das um- fassende Angebotsportfolio ab. Trotz der umfangreichen Erweite- rungen bleibt Prirevo aber weiter sei- nem Erfolgskonzept treu. „Unsere umfas- sende Kompetenz und Unabhängigkeit von einzelnen Technologieanbietern er- möglichen uns, die beste Lösung für jede Anwendung zu finden. Verbunden mit unserem strengen Fokus auf Qualität und dem realen Anwendernutzen konn- ten wir so viele zufriedene Kunden ge- winnen, mit denen wir langjährige Ge- schäftsbeziehung pflegen. Unser neuer Standort ermöglicht uns nun eine Vertie- fung und Ausbau dieser Geschäftsbezie- hungen.“, so Molnar. www.prirevo.at www.hasco.com Streamrunner ® Der erste additiv hergestellte Heißkanal Die additive Fertigungstechnologie bietet höchste Gestaltungsfreiheit und durchbricht die bisherigen Grenzen bei der Konstruktion von Heißkanalverteilern. Perfekte Balancierung Besonders schonende Schmelzeführung Sehr kompakte Bauform Erstklassiges Farbwechselverhalten Auch für hochfachige Systeme Leckagefrei Built to Innovate. Österreichische Kunststoffzeitschrift 11/12 2021 302 ADDITIVE FERTIGUNG Arburg Potenziale der Materialvielfalt voll ausschöpfen Designfreiheit, weniger Gewicht und Material, Individualität, hohe Effizienz: Für innovative Anwendungen etwa in der Medizintechnik oder im Leichtbau ist die additive Fertigung unverzichtbar. Ein Alleinstellungsmerkmal des Arburg Kunststoff-Freiformens (AKF) mit dem Freeformer ist, dass die selben Kunststoffgranulate verwendet wer- den können wie für das konventionelle Spritzgießen. Weltpremiere auf der formnext 2021: Ein Freeformer 300-3X verarbeitet medizinisch zugelas- senes PEEK. Aus dem Original-Kunststoff „Vestakeep ® i2 G“ von Evonik entstehen exempla- risch z. B. individualisierte Schädel-Implantate samt Stützmaterial. Mit seinem jahrzehntelangen Know- how in der Kunststoff verarbeitung und den Freeformern der Baugrößen 200-3X und 300-3X bietet Arburg Experten und Einsteigern innovative Lösungen für die additive Fertigung. Dieser Artikel be- schreibt die neuesten Entwicklungen. Freeformer verarbeitet erstmals PEEK Arburg hat einen Freeformer 300-3X im Programm, der speziell für die Verarbei- tung von Hochtemperatur-Kunststoffen ausgelegt ist. Der Bauraum kann auf 200 Grad Celsius beheizt werden. Damit um- fasst das Materialspektrum für das AKF- Verfahren auch Kunststoffgranulate auf Basis von Polyetherimid (PEI) wie medi- zinisch und für die Luft- und Raumfahrt zugelassenes Ultem. Ein optimiertes Temperaturmanagement sorgt für die erforderliche Kühlung des Systems. Auf der formnext 2021 wurde erstmals das originale PEEK-Kunststoffgranulat „Ve- stakeep ® i2 G“ von Evonik zu individu- alisierten Schädelknochen-Implantaten verarbeitet. Das für dauerhaft implan- tierbare Medizinprodukte zugelassene Originalmaterial erweitert das Anwen- dungsspektrum des AKF-Verfahrens. Der Freeformer ist für den Praxiseinsatz in der Medizintechnik auch deshalb be- sonders interessant, weil sich die Pro- zessqualität zuverlässig dokumentieren und jedes Bauteil eindeutig rückverfol- gen lässt – wie Arburg mit seiner selbst entwickelten Kundenportal-App „Pro- cessLog“ zeigt. Damit lassen sich für AKF-Bauteile vielfältige Prozess- und Bauauftragsdaten übersichtlich grafisch darstellen und dokumentieren. Wilson: Individualisierte BaseballSchläger Immer mehr Kunden aus dem AM-Be- reich nutzen den Freeformer, um ad- ditiv Bauteile mit Mehrwert zu ferti- gen. Ob flexibles und funktionsfähiges Weichmaterial, haftende Klebemasse oder medizinisches Originalgranulat – das AKF-Verfahren bietet Freiheit hin- sichtlich Material und Geometrie. Der renommierte US-Sportartikelhersteller nutzt den Freeformer, um seine Groß- serien-Artikel nach Kundenwunsch zu veredeln. Gezeigt wird dies am Beispiel eines Baseball-Schlägers mit individua- lisierter Kappe in Hart-Weich-Kombina- tion. Tesa: Freeformer verarbeitet HaftkleberGranulat Der weltbekannte Klebelösungs-Her- steller tesa verarbeitet mit dem Free- former Haftkleber in Granulatform. Seit 2019 entwickeln und fertigen die tesa- Experten im AKF-Verfahren Haftkleber, die nur eine oder wenige Schichten dick sind. Großes Potenzial bieten diese für das sogenannten Glas Cover Molding von Smartphones. Die Idee: Beim Ver- kleben der einzelnen Komponenten er- setzen Haftkleber als ressourcenscho- nende Alternative das großflächige Stanzen klebebeschichteter Platten. Österreichische Kunststoffzeitschrift 11/12 2021 303 ADDITIVE FERTIGUNG Mit dem Freeformer lassen sich aus Original-PP und wasserlöslichem Stützmaterial selbst dickwandige gebogene Rohre verzugsfrei additiv fertigen. Fotos: Arburg Dickwandige Funktionsbauteile aus PP Auch für anspruchsvolle AM-Teile aus teilkristallinem PP ist das AKF-Verfah- ren prädestiniert. Auf der formnext ist an einem Freeformer 300-3X mit geöff- netem Bauraum zu sehen, dass aus Ori- ginal-PP und Stützmaterial selbst dick- wandige Bauteile ohne nennenswerten Verzug additiv gefertigt werden können. Die Eigenschaften sind vergleichbar mit denen von Spritzgießteilen. Darüber hi- naus lassen sich anspruchsvolle Desi- gns und komplexe Geometrien reali- sieren. So kann der Freeformer etwa Prototypen ermüdungsbeständiger Filmscharniere und Flip-Top-Verschlüs- se fertigen, die sich in Funktionstests tausende Male biegen lassen, ohne dass sie brechen. Speziell für PP bie- tet Arburg zudem das wasserlösliches Stützmaterial Armat 12 an, das später ohne manuelle Nacharbeit einfach im Wasserbad aufgelöst wird. AKFVerfahren: Offenes System – neue Werkstoffe Ein großer Vorteil des AKF-Verfahrens ist, dass sich über die Maschinenparame- ter auch die Größe sowie der Abstand der Tropfen zueinander – und damit die Dichte und der Füllgrad – gezielt beein- flussen lassen. Auch innerhalb eines Bauteils lassen sich also verschiedene Materialdichten realisieren. Das ist z. B. für den Leichtbau oder für Filterelemente interessant, wie das Beispiel eines TPE- Testkörpers mit Wabenstrukturen zeigt. Diese Anwendung ist zum Beispiel für den Leichtbau interessant. Dass sich im AKF-Verfahren sogar Werkstoffe verarbeiten lassen, die der additiven Fertigung bislang nicht zu- gänglich waren, zeigt Arburg auf der formnext 2021 beispielhaft an einem Bauteil aus teilkristallinem PBT. Der Werkstoff ist flammhemmend und durchschlagfest und eignet sich für Elektronikgehäuse. In Zusammenarbeit von Arburg, Balluff und dem Fraunho- fer IPA produzierte ein Freeformer indi- vidualisierte Sensoren. Dazu wurde ein Gehäuse aus PBT additiv gefertigt und zwischendurch der Prozess unterbro- chen, um manuell Spule, Platine und Stecker einzulegen und Leiterbahnen zu erzeugen. Nicht minder innovativ sind funktio- nale Materialien, die gezielt zusätzliche Eigenschaften in Bauteile integrieren. Bei den „Light-Sticks“, die das Fraun- hofer ICT mit dem Freeformer additiv fertigt, wurden z. B. elektrisch leitfähige Carbon Nanotubes (CNTs) in den Kunst- stoff PC/ABS eincompoundiert. Das Zwei-Komponenten-Funktionsbauteil ist flexibel und gleichzeitig elektrisch leitfähig, sodass eine eingelegte LED bei Zufuhr von Strom aufleuchtet. www.arburg.com Der renommierte US-Sportartikelhersteller Wilson individualisiert mit einem Freeformer z. B. die Kuppen seiner Baseballschläger nach Kundenwunsch. Die weltbekannte Firma tesa verarbeitet mit dem Freeformer Haftkleber in Granulatform zu dünnen Klebeschichten. Anmeldung zum Newsletter Melden Sie sich für den Newsletter der Österreichischen Kunststoffzeitschrift an: newsletter@kunststoff-zeitschrift.at Erhalten Sie regelmäßig alle wichtigen News aus der Branche! Österreichische Kunststoffzeitschrift 11/12 2021 304 ADDITIVE FERTIGUNG Montanuniversität Leoben Herstellung metallischer und keramischer Teile mittels Filamentdruck Zur additiven Herstellung von metallischen Bauteilen gibt zwei Verfahrensgruppen: eine ist die einstufige additive Herstellung der Bauteile, z.B. durch pulverbettbasiertes Schmelzen (powder bed fu- sion, PBF), bei der direkt das fertige Bauteil gedruckt wird; die ande- re umfasst mehrstufige Fertigungsprozesse, zum Beispiel Freistrahl- Bindemittelauftrag (binder jetting, BJT) oder Material Extrusion (MEX), bei denen sogenannte Grünlinge hergestellt werden, die erst durch weitere Prozessschritte zu kompakten metallischen Bauteilen werden. Mit dem Verfahren des MEX, insbesondere der Fused Filament Fabrication Methode (FFF, MEX-TRB), beschäftigt sich der Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung der Montanuniversität Leoben schon seit fast zehn Jahren. Trägerstrukturen für Abgaskatalysatoren aus Stahl 316L und Aluminiumoxid. Die Hauptschwerpunkte liegen hierbei einerseits in der Entwicklung der Kunst- stoffmischungen (sogenannte Binder), in welche das metallische/keramische Pulver eingemischt wird, um daraus dann den sogenannten Feedstock meist in Form von Filamenten herzustellen; andererseits in der damit verbundenen 3D-Drucktechnik und der Optimierung der Prozessführung. Im Vergleich zu anderen AM-Tech- niken ist MEX ein einfacher Prozess mit geringen Investitionskosten für die Ma- schinen und daher für die Herstellung von Kunststoffteilen auf industrieller und Endverbraucherebene weit ver- breitet. Aus dem Bereich des Pulver- spritzgießens (PIM) ist Wissen über das Entbindern und Sintern sowie eine brei- te Vielfalt an Pulvern vorhanden. Als Dienstleister für das Sintern kommen PIM-Firmen in Frage bzw. werden auch komplette Anlagen für den 3D-Druck, das Entbindern und das Sintern am Markt angeboten (zum Beispiel Firmen Xerion, Markforged). Am Markt sind zu- nehmend mehr Filamente zur Herstel- lung von Metall- oder Keramikteilen erhältlich. Eine Alternative zu den Fi- lamenten sind Maschinen, die schne- ckenbasiert sind und direkt PIM-Granu- lat verwenden können. Die Komplexität bei der Entwick- lung dieser speziellen Kunststoff- mischungen liegt darin, dass eine Vielzahl von teils gegensätzlichen An- forderungen, die aus allen der invol- vierten Prozessschritte stammen, erfüllt werden müssen. So bildet ein thermo- plastischer Kunststoff den Hauptanteil des Binders (für Steifigkeit und Flexi- bilität) mit anderen Komponenten, wie etwa Elastomere oder Weichmacher (zur Verbesserung der Flexibilität) und Haftvermittlern (zur Verbesserung der Haftung am Pulver). Der erste Schritt des Verfahrens be- steht darin, die Binderanteile und das Pulver (> 45 vol%) zum Feedstock zu compoundieren. Es können dabei alle sinterfähigen Pulver mit einer Korngrö- ße von bis zu zirka 45 m m verwendet werden. Zur Erzielung einer notwen- digen, hohen Mischgüte sind Scherwal- zen- oder Doppelschneckenextruder mit hoher Scherwirkung notwendig. Mit diesem Feedstock werden Fila- mente extrudiert. Diese müssen eine runde Form und einen konstanten Durch- messer (Toleranzen von kleiner 50 m m) haben, damit sie in einem qualitativ hoch- wertigen und reproduzierbaren Druck- prozess verarbeitet werden können. Beim Filamentdruck wird das Bauteil Schicht für Schicht aufgetragen. Das Fi- lament wird dabei meist durch zwei ge- genläufig rotierende Räder in die Dru- ckerdüse gefördert, wo es aufschmilzt und durch den noch festen Teil des Fila- Österreichische Kunststoffzeitschrift 11/12 2021 305 ADDITIVE FERTIGUNG Fertigung von Trägerstrukturen für Abgaskatalysatoren. Wickeleinheit für Filamente. ments durch die Düse gepresst und als geschmolzener Strang auf die Druck- plattform aufgebracht wird. Um idea- le Eigenschaften in den Bauteilen zu realisieren (Vermeidung von Defekten wie Hohlräume und Zwickel), muss die Verbindung zwischen den extrudier- ten Strängen und Schichten vollstän- dig sein. Dazu ist eine perfekte Einstel- lung der Druckparameter erforderlich. Ein Nachteil des FFF-Verfahrens ist die Oberflächenwelligkeit der Teile, die umgekehrt proportional zur Schichtdi- cke beziehungsweise zum verwendeten Düsendurchmesser ist. Das Entbindern ist neben dem Sin- tern eine der zeitaufwändigsten Pha- sen des Produktionsprozesses. Es wer- den thermische, lösungsmittelhaltige oder katalytische Entbinderungsver- fahren eingesetzt. Bei der thermischen Entbinderung werden die Bindemittel durch thermische Zersetzung entfernt. Bei den beiden anderen Varianten wird der Binder durch Auflösen mit einem organischen Lösungsmittel oder Was- ser bzw. durch eine katalytische Reakti- on in einer salpeter- oder oxalsäurehal- tigen Atmosphäre entfernt. Sintern ist ein Wärmebehandlungs- vorgang, bei dem die Pulverteilchen durch Diffusion und andere Massen- transportphänomene im atomaren Maßstab miteinander verbunden wer- den. Durch diesen Verdichtungsprozess werden typische Dichten zwischen 95 und 97 % der theoretischen Dichte er- reicht. Dies kann durch Nachfolgepro- zesse, zum Beispiel heißisostatisches Pressen, auf bis zu 100 % der Volldichte gesteigert werden. Aufgrund der hohen Ausgangsporosität kommt es wäh- rend der Verdichtung zu einer starken Schwindung (~15 – 20 % linear). Ein Vorteil der FFF-Technologie ist die Herstellung von metallischen und kera- mischen Komponenten mit speziellen und/oder kombinierten Funktionalitäten, die mit anderen AM-Technologien nicht oder nur sehr schwer zu fertigen sind (z.B. die Herstellung von Bauteilen aus mehreren Werkstoffen durch den Ein- satz von Doppel- oder Mehrfachextrusi- onssystemen sowie die Herstellung von geschlossenen Hohlräumen). In den Ab- bildungen sind einige spezielle Anwen- dungsbeispiele dargestellt. Autoren: Dr. Christian Kukla, Prof. Clemens Holzer und DI Stephan Schuschnigg, Montanuniversität Leoben, Department Kunststofftechnik. Wir bedanken uns bei allen unseren Lesern und Kunden für die gute Zusammenarbeit und wünschen Ihnen einen erfolgreichen Start ins neue Jahr! Herzlichst Ihre Redaktion der Österreichischen Kunststoffzeitschrift Kerstin SochorNext >