voxeljet fertigt Polymerbauteile im HSS-Verfahren ab sofort mit TPU

TPU zählt neben dem Standard-Polymer PA12 zu den immer stärker nachgefragten Polymeren im 3D-Polymerdruck. Mit seinen dämpfenden Eigenschaften hat sich das thermoplastische Material seit Jahrzehnten bei der Herstellung von Schuhsohlen bewährt, es bietet Aufprallschutz und kommt branchenübergreifend immer mehr zur Anwendung: im kunststoffverarbeitenden Gewerbe, in der Automobil- und Konsumgüterindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie im Engineering-Bereich.

Bei der Herstellung von Polymerbauteilen macht sich voxeljet die speziellen Materialgegebenheiten von TPU in Verbindung mit dem HSS-Verfahren zunutze: TPU kann sehr weich und elastisch oder aber sehr hart und ausdauernd sein. Diese Eigenschaften lassen sich mit Hilfe der HSS-Technologie gezielt in alle drei Dimensionen beeinflussen. Beim High Speed Sintering wird eine feine Schicht Polymerpulver auf eine beheizte Bauplattform aufgetragen und die Bereiche des Bauteils anschließend mit einer wärmeabsorbierenden Tinte benetzt. Mittels Infrarotlicht verschmelzen die bedruckten Bereiche des Kunststoffpulvers, unbedrucktes Material verbleibt lose. Schicht um Schicht wird das Polymer aufgetragen, bedruckt und belichtet, bis der Aufbau des Bauteiles abgeschlossen ist. Wie weich oder fest das Bauteil ist, hängt vom eingebrachten Volumen der infrarotabsorbierenden Tinte ab. Je stärker ein Baufeldbereich eingefärbt wird, desto fester ist das Bauteil. Durch den Einsatz industrieller Tintenstrahldruckköpfe lassen sich entsprechend verschiedene Graustufen innerhalb einer Schicht drucken und somit unterschiedliche Produkteigenschaften je Schicht realisieren. Neben diesem Graustufendruck ist die Festigkeit eines Bauteils auch über die Geometrie beeinflussbar. Über Gitterstrukturen mit unterschiedlichen Wandstärken werden Geometrien gedruckt, die sich an individuelle Belastungsprofile anpassen lassen, um zusätzliches Material einzusparen.

„Durch das HSS-Verfahren in Verbindung mit dem TPU-Material können wir ein an sich hartes, hochbelastbares Bauteil mit weichen Eigenschaften versehen. Das eröffnet völlig neue und sehr individuelle Anwendungsmöglichkeiten des 3D-Drucks für Kunststoffbauteile“, sagt Tobias Grün, Produktmanager voxeljet AG. Mit dem HSS-Druckprozess hergestellte TPU-Bauteile verfügen über eine langfristige Dauerelastizität und hervorragende Rückpralleigenschaften. Tests haben gezeigt, dass dieses Verfahren im Vergleich zum Selektiven Lasersintern (SLS) mit TPUs anderer Hersteller als Covestro bessere Werte bei der Dauerelastizität erreicht. Der erfolgreich durchlaufene Cytotox-Test bestätigt zudem, dass es bei Hautkontakt mit dem Material zu keinen Schädigungen von Zellen und Gewebe kommt. Außerdem treten keine Verfärbungen der Bauteile auf. „Mit dem HSS-Verfahren können wir individualisierte Polymerteile On-Demand in hoher Qualität und Geschwindigkeit vergleichsweise kostengünstig anfertigen. High Speed Sintering ist durch die Verwendung von großformatigen Druckköpfen eine wirtschaftliche, effiziente und ressourcenschonende Lösung. Das Verfahren bietet enormes Potential für zukunftsweisende Produkte“, so Tobias Grün.

Das für das HSS-Verfahren qualifizierte TPU hat voxeljet gemeinsam mit dem Materialhersteller Covestro auf den Weg gebracht. „Durch die enge Zusammenarbeit von Material- und Maschinenhersteller konnten wir unser gemeinsames Know-how bündeln, die Bauteilqualität und den 3D-Druckprozess aufeinander abstimmen und optimieren“, erklärt Tobias Grün. Mit der Zusammenarbeit wollen die beiden Unternehmen integrierte Material- und Prozesslösungen für die wirtschaftliche additive Großserienfertigung von Polymerbauteilen entwickeln.

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