Eine Form der additiven Fertigung ist Filament 3D-Druck. Dabei werden Kunststoff-basierte Materialien erhitzt, durch eine Düse gedrückt und in Schichten aufgebracht. Schicht für Schicht entsteht so das Druckobjekt. Je präziser und zuverlässiger der Drucker arbeitet und je passender das Material ist, umso besser ist das Ergebnis.
Für höhere Ansprüche geeignet
In den Anfangszeiten wurde Filament 3D-Druck für die Fertigung der ersten, oft groben Prototypen eingesetzt. Dabei war der Anspruch nicht so hoch. Heute fertigt man mit diesen 3D-Druckern auch Sauggreifer oder mechanische Greifer für Roboterarme. Hilfsmittel wie diese End of Arm Tools lassen sich im 3D-Druck deutlich günstiger, schneller und flexibler herstellen als bislang.
Auch im Prototypen- und Formenbau, in der Kleinserie oder in der Ersatzteilhaltung kommen 3D-Drucker zum Einsatz. Mit Hilfe von 3D-Druck lässt sich ein digitales Ersatzteillager errichten. Hier werden nur die digitalen Datensätze der Ersatzteile gespeichert und bei Bedarf maßgeschneidert, werkzeuglos und ausschließlich in der benötigten Stückzahl mittels 3D Drucker produziert – schnell, dezentral, ressourcenschonend und damit höchst effizient. Achtet man darauf, dass der verwendete 3D-Drucker eine beheizbare Kammer hat, entfällt in der Regel die Nachbearbeitung. Die Teile – ob Kleinserie oder Ersatzteil – können direkt verwendet werden. Warum Unternehmen mit Connected Engineering schneller, sicherer und wettbewerbsfähiger werden ‣ weiterlesen
Von Insellösungen zum vernetzten Engineering-Ökosystem
Stabilität durch faserverstärkte Polymere
Auch die Luftfahrtindustrie verwendet schon seit längerem 3D-Drucker, um Prototypen und Serienteile herzustellen. Airbus Helicopters nutzt dafür zum Beispiel schon seit Jahren die Geräte von Innovatiq. Ein besonderes Augenmerk liegt in diesem Industriezweig nämlich auf der Verwendung von leichten und stabilen Bauteilen, die Treibstoff sparen. Moderne Polymere erlauben bionische Formen, welche bei einem reduzierten Gewicht die technischen Eigenschaften verbessern. 3D Druck bietet hier eine große Formfreiheit bezüglich der Geometrie.
Technisch voll funktionsfähige Bauteile erfordern oft faserverstärkte Hochleistungs-Polymere, die unter konstanter Temperatur in einem über mehrere Stunden andauernden Druckprozess hergestellt werden. Diese Kunststoffe benötigen einen Druckkopf mit hochwertigen Extrudern und Düsen. Sie müssen aus Materialien bestehen, welche mit hohen Temperaturen und abrasiven Filamenten umgehen können. Sind die Düsen nicht für die Verarbeitung von abrasiven Materialen geeignet, hat das vielfältige Auswirkungen. Zum einen sind durch den häufigen Düsentausch die Wartungszyklen hoch, zum anderen leidet die Genauigkeit und damit die Druckqualität. Die TiQ 3D-Drucker von Innovatiq besitzen zum Beispiel deshalb einen selbst entwickelten Coreline-Dual-Druckkopf aus einer hochwertigen Legierung, der Temperaturen bis zu 400°C verträgt. Ihm können abrasive Materialien selbst im Dauereinsatz nichts anhaben. Die Kühlung des Druckkopfs sorgt etwa dafür, dass alle Komponenten sowie das Filamente die optimale Temperatur behalten. Für komplexe Geometrien wird in der Regel mit löslichem Stützmaterial gedruckt. Dual-Extruder sind deshalb heute in industriellen 3D-Druckern Standard.
Temperaturschwankungen und Vibration eliminieren
Die Druckqualität hängt bei Kunststoff-Filamenten stark von der Temperatur ab. Deshalb ist ein geschlossener Bauraum unverzichtbar, um externe Effekte wie Verzug oder Ablösen vom Druckbett auszuschließen. Vor allem Hochleistungsthermoplaste benötigen zusätzlich eine Bauraumheizung, damit sie nicht zu schnell abkühlen. Dazu zählen Filamente mit technischen Eigenschaften wie Verbundmaterialien, Hochtemperatur- oder UV-Beständigkeit oder besondere Härte durch Faserzusätze. Bei Materialien wie PLA kann dagegen auf eine Bauraumheizung verzichtet werden. Hier ist eher eine Bauraumlüftung erforderlich.
