Multimaterial-3D-Druck für erweiterte Materialoptionen

Die neueste HSE™-Maschine (HSE: High Speed Extrusion) von Essentium, der HSE 280i HT 3D-Drucker, ist eine leistungsstarke IDEX-Plattform (IDEX: Independent Dual Extrusion), die die Geschwindigkeit, Stärke und Größe auch für die anspruchsvollsten Anwendungen bietet. Als Unternehmen, bei dem die Materialien im Vordergrund stehen, weiß Essentium jedoch, dass echte Innovation entsteht, wenn fortschrittliche Technologie auf hochwertige Materialien trifft.

Der HSE 280i HT 3D-Drucker ist der erste industrielle 3D-Drucker mit True IDEX. Er ist der erste industrielle 3D-Drucker, bei dem jeder Kopf sowohl auf der X- als auch auf der Y-Achse völlig unabhängig ist. Mit dieser Technologie können Anwender nicht nur den Stützendruck beschleunigen, sondern auch den 3D-Druck mit mehreren Materialien ermöglichen, um Materialeigenschaften bei Druckgeschwindigkeiten und Teilestärken zu mischen, die in der additiven Fertigung (AM) bisher unbekannt waren.

Prothetik

Die Verwendung von AM zur Herstellung von Prothesen war von Beginn an ein zentrales Anliegen von Essentium. Im Laufe der Jahre haben sie Festigkeit durch Schnelligkeit erreicht, Materialien mit überlegenen mechanischen Eigenschaften geschaffen und es nun möglich gemacht, Materialmodalitäten für Prothesen zu mischen.

Wenn Teile in Anwendungen wie Sportgeräten, Sitzmöbeln, ergonomischen Lösungen und Prothesen mit dem menschlichen Körper in Berührung kommen, sind Mischwerkstoffe von entscheidender Bedeutung. Bei diesen Anwendungen wird die Kraft von der menschlichen Aktion auf eine starre mechanische Struktur übertragen. Um dies auf bequeme Weise zu erreichen, ist ein schrittweiser Übergang von einer weichen Oberfläche zu tragenden Materialien und schließlich zu einer verstärkten Struktur erforderlich, die schweren Lasten standhält.

In der Orthetik und Prothetik ist es schwierig, eine komfortable Lösung zu entwickeln. Die Schwierigkeiten bei der Suche nach einem bequemen Sitz für Stümpfe, die Nervenschmerzen verursachen können, können eine Herausforderung sein, und jeder Patient ist anders. Mit dem Multimaterial-3D-Druck können Designer dünne Wände aus Essentium TPU 74D, die flexibel und weich sind, mit Strukturen aus Essentium PA-CF, die starr sind, mischen und so eine optimale Lösung finden. Die starren Kohlefaserpolymere stützen das Gewicht des Patienten, während die flexiblen Fenster sich der Gliedmaßengeometrie anpassen und so für mehr Komfort sorgen.

Lösliche Stütze

Eine der wichtigsten Funktionen, die IDEX für die additive Fertigung bereitstellt, ist die Möglichkeit, lösliche Stützen zu drucken. Essentium hat hart daran gearbeitet, wasserlösliche Stützmaterialien zu integrieren, die mit allen HSE-zertifizierten Materialien kompatibel sind, um industriellen Anwendern die Herstellung von Vorrichtungen, Werkzeugen und Endprodukten zu ermöglichen, die weitaus komplexer sind als abbrechbare Stützen. Durch den Druck mit löslichen Stützen entfällt der Großteil der arbeitsintensiven manuellen Stützenentfernung, was Zeit und Geld in der Fertigung spart.

Umspritzen

Das Umspritzen in der traditionellen Fertigung ist ein Spritzgussverfahren, das zur Herstellung von Teilen aus mehreren Materialien verwendet wird. Dies ist notwendig für Teile aus starrem Material, die Griffe, Stoßfänger oder Isolierungen aus einem weicheren Material benötigen. Mit dem Multiprozessmodus des HSE 280i HT 3D-Druckers ist ein anspruchsvolles Umspritzen für Anwendungen möglich, die mit Spritzguss nicht möglich sind.
Diese Anwendung ist besonders nützlich bei der Erstellung von Vorrichtungen und Halterungen, die von Menschen bedient werden müssen. Nehmen wir zum Beispiel eine Ausrichtvorrichtung, die mit Essentium HTN-CF25 gedruckt wird. Dieses Material ist aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften ideal, aber Nylon-Materialien haben eine geringe Reibung und können rutschig sein. Mit dem Multiprozessmodus können Hersteller TPU-Griffe drucken, an denen man sich festhalten kann.

Integrale Dichtungen

Eine der Einschränkungen beim Drucken hochfester Materialien ist die Herstellung einer guten Dichtung. Für Teile, die mit Luft oder Flüssigkeit in Berührung kommen, müssen die Hersteller eine Silikon- oder Gummidichtung ausschneiden, die mit dem Flansch übereinstimmt, bevor das Teil abdichten kann. Mit dem 3D-Multimaterialdruck können Hersteller starre Materialien mit einer flexiblen Dichtung drucken, die direkt in das Teil integriert ist. Dadurch werden Engpässe, die durch Nachbearbeitung entstehen, vermieden und die Produktion kann skaliert werden.

Anspruchsvolle Vorrichtungen und Halterungen

Eine weitere fortschrittliche Materialfunktion, die durch den 3D-Multimaterialdruck erschlossen wurde, ist die Herstellung anspruchsvoller Vorrichtungen und Halterungen für die Elektronikfertigung. Die Beseitigung elektrostatischer Entladungen (ESD) hat für Elektronikhersteller hohe Priorität. Um das Risiko zu verringern, werden ganze Teile mit ESD-sicherem Material gedruckt, was zwar effektiv ist, aber auch kostspielig sein kann. Um Material zu sparen, können Hersteller jetzt eine Mischstruktur aus ESD-sicherem Material und allgemeinem Material drucken, wenn jedes Material benötigt wird.

Bei Strukturen, die zur Verringerung elektromagnetischer Störungen gedruckt werden, ist es zum Beispiel sinnvoll, das gesamte Teil mit einem ESD-sicheren Material zu drucken. Wenn sich in diesem Gehäuse jedoch eine Bluetooth-Antenne befindet, die Signale senden und empfangen muss, könnte das ESD-sichere Material die Signale blockieren. Um dieses Problem zu lösen, könnte der größte Teil des Gehäuses mit einem ESD-sicheren Material gedruckt werden, um elektrische Störungen zu isolieren, und der Bereich, in dem sich die Antenne befindet, kann mit Essentium PCTG gedruckt werden, um eine gute Übertragung zu gewährleisten.

Auskleidung

Hin und wieder verlangt eine Anwendung die Eigenschaften von zwei verschiedenen Materialien, und die Wahl des einen oder des anderen könnte zu Lasten der Festigkeit, der Oberflächenbeschaffenheit, der Kosten oder unzähliger anderer Eigenschaften gehen.

Für Rohre und Flansche zum Beispiel ist es am besten, ein steifes Material wie Essentium HTN-CF25 oder Essentium PET-CF einzusetzen. Wenn jedoch die Flüssigkeit, die durch das Rohr fließt, chemisch aggressiv ist, werden diese Materialien versagen, da sie nicht chemisch beständig sind. Anstatt auf Festigkeit zu verzichten, können die Hersteller eine Auskleidung aus einem chemisch resistenten Material drucken, welche die Struktur schützt.

Verkapselung

Das Drucken mit kohlefaserverstärktem Material ist das Filament der Wahl für Anwendungen, die eine hohe Festigkeit erfordern. Diese Filamente sind leicht, haben hervorragende mechanische Eigenschaften und sind verzugsarm, was zu einer hochwertigen Oberfläche führt. Sie können jedoch abrasiv sein oder die Oberflächen, mit denen die Teile in Berührung kommen, abnutzen. Der HSE 280i HT 3D-Drucker bietet das Beste aus beiden Welten. Mit dem Multimaterial-3D-Druck können die Hersteller einen kohlefaserverstärkten Kern mit einer Hülle aus einem nicht brüchigen Material drucken.

Dieses Verfahren könnte die CNC-Bearbeitung in der Öl- und Gasindustrie in den Schatten stellen. Die Hersteller können zum Beispiel eine Buchse drucken, die sich an einer Metallhülse abnutzt. Für diese Anwendung wäre ein starkes Material mit Kriechfestigkeit wie Essentium HTN-CF25 ideal, aber da die Hülse nicht zerkratzt werden soll, verwendet man Essentium PEEK wegen der Oberflächeneigenschaften. Mit dem Multimaterial-3D-Druck konnte dieser Hersteller den Kern der Buchse aus Essentium HTN-CF25 und eine Hülse aus Essentium PEEK drucken und erhielt so ein stabiles, bruchfestes und leichtes Teil, ohne dass die Festigkeit oder die Oberflächeneigenschaften beeinträchtigt wurden.

Welche Materialoptionen entgehen Ihnen? Fordern Sie ein Angebot an und erfahren Sie, wie der HSE 280i HT 3D-Drucker Ihre Anwendungen voranbringen kann.

Wenn Sie einen genaueren Blick auf die neueste Technologie von Essentium werfen möchten, besuchen Sie die Essentium Experience.