3D-Druck-Materialien für funktionale Bauteile

Auf der Formnext wird die Lehvoss Group, Hamburg, polymerbasierte Materialien für den anspruchsvollen 3D-Druck und deren Anwendungen vorstellen. Es wird demonstriert, wie hohe Ansprüche der Endkunden bezüglich Produktqualität, Reproduzierbarkeit und Verarbeitbarkeit Berücksichtigung finden. Dabei stehen die Themen Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit ebenso im Fokus.

Auch im Bereich 3D-Druck wächst der Bedarf für nachhaltige Materialien. Darauf reagiert Lehvoss proaktiv mit der Markteinführung von Luvocom 3F eco PET. Es basiert zu 90 % auf recyceltem PET, der momentan höchsten Recyclingquote im Markt für ein PET-3D-Druckmaterial. Konzipiert ist Luvocom 3F eco PET für die Verfahren FFF (Fused Filament Fabrication) und FGF (Fused Granulate Fabrication). Wie alle Produkte aus der Produktlinie Luvocom 3F, bietet auch dieses Material eine gute Verarbeitbarkeit bei guten Produkteigenschaften. Einsatzbereiche sind funktionale Prototypen und Serienteile in zahlreichen Industrien, wie z. B. Maschinenbau, Automobilbau und Medizintechnik.

Das erste verfügbare Produkt ist das Luvocom 3F eco PET 50291 BK, eine unverstärkte, schwarze Type mit einem guten Oberflächenfinish. Die Temperaturbeständigkeit liegt bei bis zu 125 °C, bei gleichzeitig geringer Wasseraufnahme. Mit den genannten Eigenschaften bietet es laut Hersteller Vorteile gegenüber PETG, einer sonst im Markt verwendeten PET-Variante im 3D-Druck.

3D-gedruckte Formen für Orthesen

Neben der Entwicklung von Materialien sind auch ganzheitliche Betrachtungen für die Verringerung des CO2-Fußabdruckes wichtig. Die Erstellung kosten- und handhabungsoptimierter Laminiernormale (Laminierformen oder Laminierwerkzeuge), zur Fertigung hochentwickelter Orthesen aus CFK-Laminaten erfolgt heutzutage noch mittels duroplastischer PU-Formschäume. Diese werden gefräst und dadurch entsteht Abfall wie auch bei der späteren Entsorgung der Formen.

Für eine Fallstudie wurde mit dem Unternehmen adViva der Formherstellprozeß mittels 3D-Druck betrachtet. Als Werkstoff wurde Luvocom 3F PET CF 9780 BK ausgewählt. Dieser bringt eine hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit mit. Zudem ist er chemisch gut beständig und einfach zu verdrucken. Verfahrensbedingte Anforderungen, wie die erforderliche Wärmeformbeständigkeit und Feuchtefreiheit für den Aushärteprozess im Ofen-Vakuumverfahren, erfüllen die gedruckten Laminierformen uneingeschränkt. Da bereits in der Konstruktion des Modells auf möglichst geringen Materialeinsatz geachtet wird – unterstützt durch die hohen Festigkeiten des gewählten 3D-Druckmaterials –, kann mit geringem Infill (Stützstruktur im Bauteil) gearbeitet werden. Dadurch fällt ein noch geringeres Materialvolumen als Reststoff an. Das Luvocom 3F PET CF 9780 BK kann getrennt gesammelt und dem technischen Kunststoffrecycling zugeführt werden. Nach dem Vermahlen der Bauteile können zum Beispiel über das Spritzgießen neue technische Teile entstehen. Bei Etablierung des Verfahrens in dieser Anwendung kann ein sortenreiner Materialrücklauf organisiert werden und dem Recycling steht nichts im Weg.

Wiederverwendbare SLS-Materialien

Lehvoss präsentiert ein ganzes Paket an Luvosint-Materialien, abgestimmt auf Anforderungen der Automobilindustrie, auf Basis von PP, PA 12 und PA 6. Im Gegensatz zu bestehenden Materialien sind Luvosint-Materialien vollständig wiederverwendbar, es müssen keine gebrauchten Pulver entsorgt werden. „Vor dem Hintergrund der aktuellen Mikroplastik- und Nachhaltigkeitsdebatte ist ein Einweg-SLS-Pulver für den industriellen Einsatz ein No-Go“, sagt Marcus Rechberger, Produktmanager Luvosint. Materialien des Automotive-Portfolios sind bereits vollständig schwarz eingefärbt, sodass kein zusätzlicher Färbeprozess erforderlich ist. Alle Materialien bieten eine hohe Stabilität, die es ermöglicht z. B. Luvosint PA6 8834 BK bei höheren Sauerstoffgehalten in SLS-Maschinen zu fahren, was viel Stickstoff spart. Für Luvosint PA12 9270 BK arbeitet Lehvoss mit dem SLS-Dienstleister cirp GmbH, mitten im Zentrum der deutschen Automobilindustrie, zusammen. cirp konzentriert sich auf hochwertige Automobilbauteile.

Fahrradsattel in Hybridtechnik

Lehvoss präsentiert ein perfektes Anwendungsbeispiel für Hybridtechnologie, eine effektive Kombination aus SLS-Pulverdruck und traditionellem Gießen. Blobber ist der Produktname eines neuen Fahrradsattels, der in Österreich erfunden und von Nemeton, einem österreichischen Ingenieur- und 3D-Druckunternehmen, entwickelt wurde. Nemeton ist Experte in der Polyurethanverarbeitung und intensiver Anwender von Luvosint TPU X92A. Blobber bietet ein neues Konzept zum Anpassen von Fahrradsätteln für jeden Fahrer. Kern der Erfindung ist ein aufblasbares und abnehmbares Satteloberteil. Das Oberteil besteht aus einer Schale, die mittels PU-Guss hergestellt wurde. Die Schale ist wiederum um eine innere SLS-gedruckte Gitterstruktur herum gebaut. Hierfür kommt Luvosint TPU X92A zum Einsatz. Dieses Hybridkonzept garantiert Leistung, Komfort und Kosteneffizienz. „Wir haben ein sehr herausforderndes TÜV-Testprogramm durchlaufen, deshalb setzen wir auf Luvosint TPU X92A, das die festesten gedruckten Bauteile Drucke auf dem Markt ermöglicht“, sagt Harald Stepanovsky. Der Blobber-Sattel wird demnächst auf öffentlichen Leihrädern in Österreich zu sehen sein, weitere Länder werden folgen.

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