Wichtige Materialentwicklungen im 3D Druck

WICHTIGE MATERIAL-ENTWICKLUNGEN IM 3D DRUCK 

Im 3D Druck stehen Ihnen nebst den vielen additiven Fertigungs-Technologien eine noch grössere Auswahl an druckbaren Materialien zur Verfügung. Somit können Ihre spezifischen Anforderungen oftmals auf eine effizientere Art und Weise erfüllt werden,
als mit einem herkömmlichen substraktiven Fertigungsverfahren. 

Das sind die 7 etablierten 3D Druck Materialien im Markt
Schauen wir uns daher zunächst etwas genauer an, welche Materialien und 3D Technologien derzeit in der additiven Fertigung etabliert sind und für welche Branchen und Anwendungen sich diese besonders eignen.

1. Selektives Lasersintern mit Polyamid(PA)-Kunststoffen für robuste Bauteile

Als das mit Abstand am häufigsten genutzte 3D Druckverfahren im industriellen Bereich kann zweifellos das Selektive Lasersintern (auch als SLS-Druck bekannt) genannt werden. SLS-Druck funktioniert über das punktuelle Aufschmelzen eines in Pulverform
vorliegenden Ausgangsstoff mittels Laserstrahl. Verwendung finden hierbei in der Regel die Grundstoffe PA6 und PA12, in verschiedenen (unter anderem feuerfesten) Materialvarianten. Typische Einsatzgebiete sind Bereiche, in denen robuste Bauteile
gefragt sind, wie etwa in der Luft- und Raumfahrt oder im Werkzeugbau.

2. FDM-Druck mit ABS für Medizin-Technik, Dummybau oder Architektur-Modelle

Beim Fused Deposition Modeling (FDM) Druck wird dem Drucker Filament (in der Regel ABS) in Rollen- oder Stäbchenform zugeführt. Dieser schmilzt dies in seinem Extruder und trägt es über Hotend und Düse auf ein Druckbett auf, wo das Modell Schicht für
Schicht aufgebaut wird. Einsatzgebiet sind vor allem Medizin-Technik, Dummybau oder Architektur-Modelle (hier geht's zum Use Case).

3. MJF-Verfahren mit wachsähnlichen Werkstoffen wie VeroClear

Das MultiJet-Fusion (MJF) Verfahren funktioniert ähnlich wie der FDM-Druck, nämlich über das Schmelzen und anschließende schichtweise Auftragen des Materials. Zum Einsatz kommen dabei wachsähnliche Werkstoffe, wie etwa VeroClear oder
verschiedene Varianten von M3. Anwendungsgebiete finden sich insbesondere im Medizin-Bereich, wie etwa in der Zahnmedizin.

4. Stereolithografie mit Resin für Funktionsteile oder Prothesenbau

Die Stereolithografie (auch SLA-Druck genannt) ist das älteste 3D Druckverfahren überhaupt. Dabei wird ein flüssiges, photopolymeres (=lichtempfindliches) Resin Schicht für Schicht auf eine Druckplatte aufgetragen und unter UV-Licht ausgehärtet.
Als Anwendungsgebiete kommen unter anderem Funktionsteile oder Prothesenbau in Betracht.

5. CLIP-Verfahren mit Resin
Das Continuous Liquid Interface Production (CLIP) Verfahren funktioniert im Prinzip wie die Stereolithografie, nur sehr viel schneller. Ermöglicht wird dies durch ein spezielles Verfahren, bei dem die Photopolymerisation mittels UV-Licht und Sauerstoff noch
gezielter gesteuert wird. Neben Resin kommt im CLIP-Verfahren auch Polyurethan zum Einsatz. Die Anwendungsgebiete entsprechen denjenigen der Stereolithografie.

6. LCM-Druck mit Keramik für Luft- und Raumfahrt-Technik
Das Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM) Druckverfahren kann als eine Mischung aus Stereolithografie und FDM-Druck gelten. Diese 3D Technologie verbindet also den schichtweisen Aufbau eines Modells mit dem Erhärten eines Photopolymers
unter UV-Licht. Dabei entstehen Modelle aus Hochleistungskeramik, welche insbesondere in der Luft- und Raumfahrt-Technik Verwendung finden.

7. Selektives Laserschmelzen mit Metall für Leichtbau
Das Selektive Laserschmelzen (auch SLM-Druck genannt) funktioniert im Prinzip wie ebenso wie das Selektive Lasersintern, allerdings mit dem Unterschied, dass das Pulver hierbei nicht gesintert wird. Das SLM-Verfahren findet speziell im Metall 3D
Druck Anwendung. Typische Einsatzfelder sind der Leichtbau, die Luft- und Raumfahrt-Technik oder die Zahnmedizin.

Neue 3D druckbare Materialien werden laufend entwickelt

Selbstverständlich werden laufend neue Materialien für den 3D Druck entwickelt. Wie Sie der Auflistung der etablierten druckbaren Materialen entnehmen können, ist die Produktentwicklung im Bereich der polymeren sprich der auf Kunststoff basierenden
Materialen bereits weit fortgeschritten und im 3D Druck Markt etabliert. Im Bereich der auf Metall basierenden Materialen gibt es noch weniger druckbare Materialien. Diese werden jedoch momentan besonders stark weiterentwickelt, weil insbesondere für die industrielle Fertigung von präzisen Leichtbauteilen ein grosses Potenzial bietet.

Neue Legierungen für den Metall 3D Druck
So brachte beispielsweise der deutsche Hersteller EOS im Mai 2019 vier neue 3D Druck Metalle heraus. Dabei handelte um zwei Titan-Legierungen (EOS Titanium Ti64, Premium, TRL 7, in Grade 5 und 23), sowie eine Edelstahl- (EOS StainlessSteel CX:
Premium, TRL 8) und eine Aluminium-Legierung (EOS Aluminium AIF357: Premium, TRL7). Alle diese Metall-Legierungen eignen sich insbesondere für Verwendungen in der Automobil-Industrie, sowie in der Luft- und Raumfahrt-Technik.

3D Druck Technologien, ebenso wie Materialien entwickeln sich stetig weiter
In einer innovativen Branche wie dem 3D Druck ist es daher nicht erstaunlich, dass nebst der stetigen Optimierung von 3D Druckern, 3D Design Softwares auch die Möglichkeiten beim 3D Druck selbst stetig erweitert, neue Materialien erschlossen und
bestehenden Materialien optimiert werden, um den 3D Druck auch für den industriellen Gebrauch attraktiv zu gestalten. Gerne halten wir Sie über neue Entwicklungen und 3D Druck Use Cases auf dem  Vibraplast 3D Printing Blog dem Laufenden.

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