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Unser vielseitiges Polymer-Sortiment für die industrielle AF

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Die additive Fertigung (AF) ist ein schnell wachsender, agiler Markt und der aktuell dort herrschende Trend zur Industrialisierung könnte weitreichende Vorteile mit sich bringen. Bei Covestro unterstützen wir hochpräzise, nachhaltige AF-Verfahren mit unserem vielseitigen Polymer-Sortiment und branchenübergreifenden Know-how.

Genauso wie der 3D-Druck viele Industrien revolutioniert, nehmen auch neue Trends und Technologien Einfluss auf die Welt des 3D-Drucks. Einer der spannendsten Trends ist die zunehmende industrielle Nutzung. Dank der jüngsten Entwicklungen legt der 3D-Druck allmählich seinen Ruf als Vorfertigungstechnik ab. Die wachsende Anzahl an Schichtverfahren, die unter der Bezeichnung additive Fertigung (AF) zusammengefasst werden, sind nicht länger nur eine schnelle und günstige Methode zur Herstellung von Prototypen, sondern entwickeln sich zusehends zu einer ausgereiften industriellen Produktionstechnik – mit gewaltigem Potential für Hersteller, Verbraucher und die Umwelt.
Innovative Vorzüge der additiven Fertigung

Innovativer 3D-Druck bietet rückblickend einige unerwartete Eindrücke von den Fertigungstechniken der letzten Jahrhunderte, die trotz ihrer vielen Unterschiede alle durch das Abtragen von Material einen Mehrwert geschaffen haben. Der 3D-Druck bzw. die additive Fertigung gehen umgekehrt vor und schaffen ein Objekt, indem es Schicht für Schicht von Grund auf neu hergestellt wird. Diese Technik verlässt sich nicht auf einen komplexen Maschinenpark und vereinfacht die Produktion auf grundlegende Weise mit einer einzigen leistungsstarken Maschine: dem 3D-Drucker.

Diese universellen Systeme bieten Unternehmen die Möglichkeit zur Dezentralisierung ihres Produktionsbetriebs. Durch eine effiziente bedarfsorientierte Produktion nahe der Verkaufsstelle können Bestände und Energieverbrauch reduziert werden, da weniger Zwischenprodukte und Fertigerzeugnisse transportiert werden müssen.

Im Hinblick auf die Entwicklungs- und Produktionsphasen erhalten Produktdesigner die Freiheit zur Gestaltung komplexer Geometrien mit weniger Teilen, und Hersteller sind nicht mehr auf teure Werkzeuge für das Spritzgießen oder andere Verfahren angewiesen. Bedenkt man dann noch die einfach programmierbaren Überarbeitungen und das endlose Anpassungspotential, wird schnell ersichtlich, dass der Wert der additiven Fertigung sowohl im Produkt als auch im Prozess liegt.
Bewältigung industrieller Herausforderungen mit den richtigen Druckmaterialien

Bis vor kurzem waren die zahlreichen Vorteile des 3D-Drucks vorwiegend bei Vorfertigungsprozessen von Nutzen. Im 3D-Druck hergestellte Prototypen sind noch immer eine schnelle und kostengünstige Methode, um ein Werkzeug oder Design zu testen, bevor in teure Produktionsausrüstung investiert wird.

Doch die neue Ära der additiven Fertigung befasst sich nicht mehr nur mit der Theorie. Stattdessen suchen Hersteller nach Möglichkeiten für den Einsatz der Technologie in realen industriellen Anwendungen. Die Massenproduktion hat natürlich völlig andere Anforderungen als die Prototypenherstellung. Eine der größten Herausforderungen ist die Beschaffung der richtigen Materialien.

Die gegenwärtig auf dem 3D-Markt erhältlichen Materialien eignen sich häufig nicht für die Fertigung von Funktionsteilen. Hersteller benötigen vielseitigere Lösungen mit anpassbaren Eigenschaften wie z. B. verbesserter Elastizität oder Zähigkeit. An diesem Punkt kommen die Experten bei Covestro ins Spiel und unterstützen OEMs mit Werkstoffen, Know-how sowie ganzheitlichen Einsichten, um das großartige Potential der additiven Fertigung voll auszuschöpfen. Lukas Breuers, Marketing Manager bei Covestro, erklärt: „Als führender Anbieter von Hightech-Polymeren haben wir es uns zur Aufgabe gemacht, Hersteller in den verschiedensten Industrien der weltweiten, bedarfsorientierten Produktion unterschiedlicher Produkte mit der gleichen Maschine einen großen Schritt näher zu bringen.“

Als führender Anbieter von Hightech-Polymeren haben wir es uns zur Aufgabe gemacht, Hersteller in den verschiedensten Industrien der weltweiten, bedarfsorientierten Produktion unterschiedlicher Produkte mit der gleichen Maschine einen großen Schritt näher zu bringen.

Lukas Breuers

Marketing Manager, Covestro

Wie Covestro 3D-Druckverfahren verbessert

Bei Covestro bieten wir Werkstoffe für alle wichtigen Technologien im Bereich der additiven Fertigung an. Unsere vielseitigen Polyurethan- und Polycarbonat-Bausteine sowie viele andere Polymere bieten unseren Kunden einen flexiblen Werkzeugsatz für 3D-Druckmaterialien. Sie können an die Anforderungen spezifischer Anwendungen angepasst werden, um eine Vielzahl erwünschter Eigenschaften wie Härte, Widerstandsfähigkeit, Wärmeform- und Chemikalienbeständigkeit oder Elastizität zu erzielen.

Unsere bedruckbaren Werkstoffe bieten Herstellern und Designern in vielen Industrien bisher unerreichte Gestaltungsfreiheit im Hinblick auf Funktionalität, Komplexität und Design. Zudem umfasst unser Angebot ein wachsendes Portfolio an biobasierten und CO2-basierten Polymeren, die entscheidend zur Umsetzung von Nachhaltigkeitszielen beitragen und die Umweltauswirkungen der Produktion reduzieren.

Schmelzschichtverfahren (FFF)
Das Schmelzschichtverfahren (Fused Filament Fabrication, FFF) ist der am weitesten verbreitete AF-Prozess. Ein Endlosstrang aus einem drahtförmigen Material wird einem beheizten Druckkopf zugeführt und auf einer Bauplattform extrudiert. Das Schmelzschichtverfahren eignet sich für viele verschiedene Industrien, von der schnellen Prototypenfertigung von Musikinstrumenten oder Bedienelementen für Fahrer bis hin zur Herstellung von Medizinprodukten wie Prothesen unter Verwendung biokompatibler Polymere.

Wir bieten ein umfangreiches Sortiment an extrudierbaren Rohstoffen für das Schmelzschichtverfahren an, von hochfestem Polycarbonat (PC) und seinen Blends bis hin zu flexiblen thermoplastischen Polyurethanen (TPU). Letztere sind mit einem breiten Eigenschaftsprofil erhältlich, darunter mit Härtewerten von Shore A 70 bis Shore D 74. Sowohl PC als auch TPU unterstützen einen großen Anwendungstemperaturbereich. Bei niedrigen Temperaturen elastische TPU-Typen kommen beispielweise bei Produkten wie Skischuhen zum Einsatz, während die hochtemperaturbeständigen Apec PC-Typen sich für Anwendungen mit Temperaturen über 150 °C eignen.

Selektive Laserschmelzen
Das selektive Laserschmelzen (SLM) ist ein AF-Verfahren, das die Energie eines Laserstrahls nutzt, um Pulverpartikel in eine feste Form zu bringen. Das Pulverbett wird Schicht für Schicht einem Laserstrahl ausgesetzt, bis ein Objekt entstanden ist. Das selektive Laserschmelzen wird in zahlreichen Industrien genutzt, von der Luft- und Raumfahrt- über die Medizin- bis hin zur Schuhindustrie. Es wurde bereits für den Druck von Flugzeugteil-Prototypen, Zahnspangen und individuellen Zwischensohlen genutzt. Ein ähnliches pulverbasiertes 3D-Druckverfahren ist das Hochgeschwindigkeits-Sintern (HSS). Beim HSS-Verfahren wird eine Infrarotlicht absorbierende Tinte auf eine Pulverschicht aufgebracht, die dann der Strahlung einer Infrarotlampe ausgesetzt wird.

Für das selektive Laserschmelzen bieten wir thermoplastische Polyurethan(TPU)-Pulver an, die mit einem breiten Spektrum an Eigenschaften erhältlich sind. Sie bieten dauerhafte Elastizität, schnelles Reaktionsvermögen und gute Reiß- sowie Abriebfestigkeit. Zu den weiteren Vorteilen zählen die Kompatibilität mit einer niedrigen Temperatur im Bauraum, anpassbares Schmelzverhalten und eine hohe Recyclingquote.

Stereolithographie (SLA) und Digital Light Processing (DLP)
Stereolithographie und Digital Light Processing sind zwei ähnliche AF-Verfahren, die als Ausgangsmaterial beide ein flüssiges Photopolymer verwenden, das dann durch Einsatz eines Laserstrahls (SLA) oder einer Projektor- bzw. Lichtbogenlampe selektiv gehärtet und verfestigt wird. SLA wird bereits für die medizinische Modellierung in Anwendungen wie der rekonstruktiven Kopf-, Oral- und Gesichtschirurgie eingesetzt. DLP wurde schon zur Herstellung von Druckmustern für den Feinguss sowie für detailreiche Anwendungen wie Zahnmedizin, Schmuck und Kunst genutzt.

Unsere maßgeschneiderten Polyurethan-Harzsysteme für SLA und DLP bieten eine einzigartige, anpassbare Leistungsfähigkeit. Ihre mechanischen Eigenschaften können über ein breites Eigenschaftsgefälle von elastisch bis unglaublich zäh eingestellt werden. Unsere Prepolymere für Flüssigharze sind besonders schrumpfbeständig und bieten ausgezeichnete Chemikalien- und Witterungsbeständigkeit. Sie verfügen zudem über eine hohe Farbechtheit und können in einer breiten Palette an gefärbten oder transparenten Typen formuliert werden.
Eine ganzheitliche Herangehensweise an die industrielle AF

Neben unserer Branchenkenntnis und unseren anpassbaren Werkstoffen arbeiten wir auch mit Maschinenherstellern zusammen, um sowohl die Hardware als auch unsere Polymerwerkstoffe für Hochgeschwindigkeitsprozesse zu optimieren. Unser umfassender Ansatz richtet sich an maßgebliche Herausforderungen auf dem Weg zur industriellen AF, damit eine nachhaltigere und individuellere Produktion zur machbaren, weitverbreiteten Realität wird.

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