Der mittelständische Familienbetrieb Brinkmann Technology aus Beckum ist auf die Herstellung von Fördertechnik spezialisiert. In den geschlossenen Fördersystemen werden beispielsweise für die Lebensmittelindustrie Produkte wie Kaffee und Zucker transportiert. Viele dieser Systeme sind kundenindividuelle Sonderanfertigungen. Demnach sind viele Bauteile nicht als Katalogware erhältlich, darunter produktberührende Kunststoffteile. Die individuelle Fertigung dieser Komponenten im Spritzguss ist teuer, da für jede Abmessung eigene Werkzeuge benötigt werden. Insbesondere bei kleineren Anlagen mit kurzen Förderstrecken und entsprechend geringeren Stückzahlen, schnellen so die Stückkosten in die Höhe. Daher hat sich Brinkmann entschieden, in 31 3D-Drucker zu investieren, die für zwei Projekte insgesamt 5.000 Kunststoffteile fertigten.
Industrietaugliche Fertigteile selber machen
Mit dieser Strategie ist Brinkmann Technology keine Ausnahme. „Immer mehr Unternehmen kaufen eigene 3D-Drucker, um Sonderbauteile und Verschleißteile kurzerhand selbst herzustellen, darunter viele Zahnräder, Gleitlager und Führungen“, sagt Jonas Burk, Leiter Additive Fertigung bei Igus. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Unternehmen genießen Designfreiheit, bei der sie nicht mehr durch die Drei- oder Fünf-Achs-Bearbeitung von CNC-Maschinen limitiert sind. Zudem sparen sie Zeit und Kosten, da für die Fertigung keine zusätzlichen Werkzeuge wie Spritzgussformen notwendig sind. Solche Projekte stehen und fallen allerdings mit der Auswahl des Druckmaterials. „Viele herkömmliche Kunststoffe sind für den 3D-Druck von Industriebauteilen schlichtweg nicht geeignet. Gerade wenn sich die Bauteile in Maschinen, Anlagen oder Fahrzeugen bewegen, verschleißen sie zu schnell“, weiß Burk.
Um den industriellen Anwendungsbereich des 3D-Drucks zu vergrößern, entwickelt Igus eigene industrietaugliche Druckmaterialien, die tribologisch optimiert sind. „Unsere Filamente, Pulver und Kunstharze sind auf dem Markt die einzigen Druckmaterialien, die gezielt Reibung und Verschleiß entgegenwirken“, so Burk. Zum Einsatz kommen sie deshalb in zahlreichen Branchen, wo sich 3D-gedruckte Bauteile bewegen und besonders langlebig sein müssen, um Ausfallzeiten zu reduzieren und Anwendungen wartungsfrei zu machen, von der Medizintechnik, über den Fahrzeugbau bis hin zum Maschinenbau. „Der 3D-Druck in Industrieunternehmen boomt. Das merken wir auch an unserem Materialverkauf, der in den letzten zwei Jahren um rund 200 Prozent angestiegen ist“, erklärt Burk.
Material für alle gängigen Verfahren
Mittlerweile stellt Igus für alle gängigen 3D-Druck-Verfahren Druckmaterialien her: Für das Fused-Deposition-Modelling (FDM), bei dem Drucker ein thermoplastisches Filament erhitzt und schichtweise extrudiert, das Selektive Lasersintern (SLS), bei dem ein Laser Kunststoffpulver schichtweise verschmilzt, und das Digital Light Processing (DLP), bei dem die Drucker ein flüssiges Kunstharz (Resin) schichtweise mit UV-Licht aushärten.
Die Basisrezeptur für diese Materialien ist stets ähnlich: Basispolymere sorgen für Verschleißfestigkeit, Fasern und Füllstoffe für Resistenz gegen hohe Kräfte und Kantenbelastungen und mikroskopisch kleine Festschmierstoffe für einen reibungsarmen Trockenlauf ohne externe Schmiermittel – eines der wichtigsten Markenkennzeichen von Igus, das sich durch das gesamte Produktsortiment an Gleitlagern zieht, für die das Unternehmen seit über 60 Jahren weltweit bekannt ist. Diese selbstschmierenden Eigenschaften machen die Druckmaterialien ideal für die Fertigung von Zahnrädern oder Gleitelementen in nahezu allen Industriebereichen.
Die Hochleistungskunststoffe haben laut Burk im Vergleich zu Standarddruckmaterialien fast immer die Nase vorn: „Unsere SLS-Materialien erreichen eine bis zu 30-fach höhere Lebensdauer als Standardmaterialien, die FDM-Produkte eine bis zu 50-fach höhere Lebensdauer und die DLP-Lösungen sogar eine um bis zu 60-fache.“ Zur Rezeptur hinzufügen lassen sich zudem Additive, die den Druckmaterialien zusätzliche Eigenschaften wie beispielsweise hohe Temperaturbeständigkeit oder elektrische Leitfähigkeit verleihen.
Alternative zum klassischen Polyoxymethylen
Zwar ist Polyoxymethylen (POM), ein hochkristalliner Kunststoff mit guter mechanischer Festigkeit und Dimensionsstabilität, seit Jahrzehnten ein Standard für verschleißfeste und mechanisch belastbare Bauteile, doch neigt das Material in Bewegung mit Reibung zu vergleichsweise schnellem Verschleiß. Die Verschleißfestigkeit der Druckmaterialien prüft Igus im hauseigenen, 5.500m² großen Testlabor in Köln. Dort rotieren z.B. Kunststoffzahnräder auf einem Gegenrad aus Stahl und die Prüfingenieure messen dabei die Lebensdauer in Stunden bis zum Zahnfußbruch. Dabei erreichte ein Zahnrad, CNC-gefertigt aus POM-C, 20h, ein SLS-gedrucktes Exemplar aus PA12 lediglich knapp 2h und ein Zahnrad aus dem SLS-Material Iglidur i230 überstand den Versuch 166h.
Auch mit dem sogenannten Pin-on-Disk-Tribometer misst Igus die Reibung und den Verschleiß. Dabei drückt ein kleiner Pin aus dem Prüfmaterial auf z.B. eine Edelstahlscheibe, die mit zunehmender Geschwindigkeit rotiert. Der Verschleiß wird direkt vom Gerät gemessen und die Resultate werden mit anderen Materialien verglichen. Die Ergebnisse sprechen eine klare Sprache. Ein Pin aus POM-H erreichte einen Verschleiß von 77,58µ/km. Prüfkörper von Igus erreichten signifikant bessere Werte: aus Iglidur i190 (FDM) 1,08µ/km, aus Iglidur i4000 (DLP) 2,05µ/km und aus Iglidur i230 (SLS) 1,19µ/km. Bemerkenswert ist zudem, dass der Verschleiß bei den POM-Proben mit zunehmender Geschwindigkeit ansteigt. Das ist bei den selbstschmierenden Iglidur Materialien nicht der Fall. Reibung und Verschleiß halten sich auf konstant niedrigem Niveau. Dementsprechend ist es nicht verwunderlich, dass viele Anwender den etablierten Werkstoff Polyoxymethylen (POM) in bewegten Anwendungen ersetzen, etwa bei Zahnrädern, Lagern, Führungen und Antriebsmuttern.
Langlebiger Griff nach der Parfümflasche
Auch das Unternehmen Stausberg & Vosding aus Aachen hat davon profitiert, POM zu ersetzen. Die Konstrukteure standen bei einer automatisierten Fertigungsanlage für Parfümflaschen vor der Herausforderung, mehrere Greifer für bis zu 40 verschiedene Flaschenformen herzustellen, die die Flaschen aus Kartons entnehmen und in einer Abfüllanlage platzieren. Das Problem: Die bisherigen Greifer aus Aluminium und POM waren mit 250 Euro pro Stück entweder zu teuer oder mit maximal 20.000 Zyklen zu kurzlebig. Das führte zu täglichen Wechseln und hohen Wartungskosten. Die Konstrukteure fertigten daher mit SLS-Druckern und dem Druckmaterial Iglidur i3 eine wirtschaftlich und technisch überlegene Alternative. Die 3D-gedruckten Greifer halten bis zu 130.000 Zyklen und müssen nur noch einmal pro Woche getauscht werden. Zudem konnte das Unternehmen die Kosten mit einem Stückpreis von 13 Euro signifikant senken.
Igus bemüht sich die Anwendungsmöglichkeiten des 3D-Drucks mit neuen Druckmaterialien kontinuierlich zu erweitern. Zur Hannover Messe 2026 präsentiert das Unternehmen mit Iglidur i6000 ein neues Resin für DLP-Drucker, das den strengen Hygienerichtlinien der US-amerikanischen Regierungsbehörde FDA entspricht. Somit ist es geeignet, um in der Medizin-, Pharma- und Lebensmitteltechnik Bauteile für den Trockenbereich herzustellen, die keinen direkten Kontakt mit Produkten haben, etwa Rutschen, Zahnräder und Umlenkrollen für Verpackungsanlagen. „Wir legen zudem Wert darauf, dass Anwender mit den Druckmaterialien sofort professionelle Ergebnisse erzielen, ohne vorher stundenlang mit Druckereinstellungen experimentieren zu müssen“, so Burk abschließend. „Deshalb bieten wir auf unserer Website Materialprofile zum Download an, mit denen sich Parameter wie Temperatur und Durchflussgeschwindigkeit automatisch anpassen lassen.“ Interessenten, die nicht direkt in eigene 3D-Drucker investieren möchten, können den 3D-Druckservice von Igus nutzen. Er ermöglicht die Fertigung individueller, komplexer Bauteile in nur drei Tagen, ab Stückzahl eins bis zu Serien mit 70.000 Teilen.
