3D-Druck-Nachbehandlung Welches Strahlmittel für welchen Kunststoff passt

Sollen die Oberflächen additiv gefertigter Kunststoffbauteile geglättet werden, stützt man sich bisher auf Erfahrungswerte. Das Fraunhofer IPA und die Microstrahltechnik-Vertriebs GmbH haben jetzt in einer wissenschaftlichen Versuchsanordnung geklärt, welches Strahlmittel sich am besten für welchen Kunststoff eignet.

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Zwei Testbauteile aus PA12, die mittels Selektivem Lasersintern hergestellt wurden: links nach der Bestrahlung mit Kunststoffgranulat, rechts ohne Strahlbehandlung.
Zwei Testbauteile aus PA12, die mittels Selektivem Lasersintern hergestellt wurden: links nach der Bestrahlung mit Kunststoffgranulat, rechts ohne Strahlbehandlung.
(Bild: Fraunhofer IPA)

Wenn Kunststoffbauteile additiv gefertigt werden, sind sie meist rau, haben Schichtrillen oder es haften Pulverreste an. Um die Bauteile zu reinigen und die Oberflächen zu glätten, wird die Strahltechnik, speziell die Druckluftstrahltechnik, eingesetzt. Dabei wird ein festes Strahlmittel, meist mineralischer, metallischer oder synthetischer Basis, mittels Druckluft beschleunigt und auf die Bauteiloberfläche gelenkt, sodass diese bearbeitet wird. Welches Strahlmittel für welchen Werkstoff am besten geeignet ist und mit welchen Prozessparametern die besten Ergebnisse erzielt werden, blieb bisher dem Erfahrungswissen der Anwender überlassen.

Drei Kunststoffe und vier Strahlmittel im Test

Nun wurde am Zentrum für additive Produktion (ZAP) am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in enger Zusammenarbeit mit der MST Microstrahltechnik-Vertriebs GmbH diese Frage in einer wissenschaftlichen Versuchsanordnung geklärt. Wie das Fraunhofer IPA mitteilt, wurden zuerst Musterbauteile aus den drei Thermoplasten Polylactid (PLA), Polyamid (PA12) und Polyetheretherketon (PEEK) gefertigt. Anschließend wurden die Musterbauteile am Fraunhofer IPA automatisiert und bei MST manuell mit Glasbruch, Kunststoffgranulat, Keramikkugeln und dem Mineral Korund bestrahlt.

Vor und nach der Strahlbehandlung wurde laut Fraunhofer IPA die Rauheit der Musterbauteile gemessen. Dabei zeigte sich beispielsweise, dass Bauteile aus PLA eine gute Oberflächenverbesserung aufweisen, wenn sie mit Glasbruch bestrahlt worden sind. Außerdem konnte nachgewiesen werden, dass der automatisierte Strahlprozess gleichmäßigere und glattere Oberflächen hervorbringt als die manuelle Strahlbehandlung.

Richtiges Strahlmittel spart Kosten

Das Wissen um die richtige Strahlbehandlung ist bares Geld wert. Denn einerseits unterscheiden sich die Materialkosten je nach Strahlmittel und andererseits bedürfen die Bauteile je nach Druckverfahren mehr oder weniger dringend einer Strahlbehandlung. Besonders beim Hochtemperaturkunststoff PEEK, der in der Medizintechnik gefragt ist, ist das richtige Strahlmittel nach Angaben der Wissenschaftler entscheidend. Da der Werkstoff recht teuer und schwierig zu drucken ist, wäre eine falsche Strahlbehandlung fatal.

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