AM-Materialien Zwölf neue Werkstoffe für die additive Fertigung

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Ein flammhemmendes Stereolithographie-Material, ein Bio-Kunststoff als Stützmaterial oder ein transparentes Quarzglas – Wir zeigen, welche Materialien für den 3D-Druck in den letzten sechs Monaten neu hinzugekommen sind.

Flammhemmendes Material für die Low Force Stereolithography

Der 3D-Drucker-Hersteller Formlabs hat sein erstes selbstverlöschendes Material für die 3D-Drucker der Serie Form 3 vorgestellt. Mit Flame Retardant Resin sollen starre, kriechfeste und funktionale Kunststoffteile additiv mittels Low Force Stereolithography hergestellt werden können, die sich in Umgebungen mit hohen Temperaturen langfristig bewähren müssen. Wie Formlabs mitteilt, eignet sich das neue Material zur Produktion von Innenkomponenten für Flugzeuge, Fahrzeuge und Züge, für Schutz- und Innenkomponenten von Verbraucherelektronik sowie für maßgefertigte Halterungen, Vorrichtungen und Ersatzteile für industrielle Umgebungen, die Zertifizierungen bezüglich der Brennbarkeit einhalten müssen. Dabei umgehe das selbstverlöschende Material die Vorabkosten der traditionellen Fertigung von flammhemmenden Teilen. Flame Retardant Resin ist zertifiziert gemäß UL 94 V-0 and FAR25.853(a) und hat laut Formlabs hervorragende Bewertungen hinsichtlich Brandverhalten, Rauch und Toxizität (FST). Es soll die volle Gestaltungsfreiheit bei der Herstellung isotroper und hochdetaillierter Teile mit erstklassiger Oberflächengüte erlauben, die zu deutlich geringeren Kosten dieselbe Optik und Haptik wie spritzgegossene Teile bieten.

Zwei Harze für Dental-3D-Drucker von 3D Systems

3D Systems führt zwei neue Werkstoffe mit verbesserten mechanischen Eigenschaften für den Dentalbereich ein. Next Dent Base ist für den Druck aller Arten von herausnehmbaren Prothesenbasen geeignet. Laut 3D Systems handelt es sich um die dritte Generation des Prothesenbasismaterials. Entwickelt wurde es unter Berücksichtigung des Feedbacks zur vorherigen Generation im Hinblick auf eine hohe Bruchfestigkeit und robuste Druckfähigkeit. Next Dent Base wird in vier Farben erhältlich sein, um für die Patienten ästhetisch ansprechende Ergebnisse zu gewährleisten. Next Dent Cast ist ein rückstandsfreies, leicht ausbrennbares 3D-Druckmaterial, das für eine Vielzahl von Guss-Anwendungen geeignet ist, darunter Teilprothesen, Kronen und Brücken.

Blaues Kunststoffpulver mit Lebensmittelkonformität

Igus hat das Kunststoffpulver Iglidur-i6-Blue für das Lasersintern entwickelt. Es ist dank seiner durchgehend blauen Farbe gut sichtbar und sorgt so für Sicherheit in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Dazu erfüllt es die FDA- und EU 10/2011-Hygiene-Richtlinien. Das Material soll zwischen -40 und +80 Grad Celsius temperaturbeständig und im Vergleich zu Polyoxymethylene (POM) und PA12 (SLS) langlebiger und verschleißfester sein. Laut Igus weist das Pulver eine hohe Bruchdehnung auf und kann deswegen auch für Schnappverbindungen angewendet werden. Zudem sind winzig kleine Festschmierstoffe in das SLS-Material eingearbeitet, die einen gleitfähigen Trockenlauf ohne zusätzliche Schmiermittel erlauben sollen. Davon profitiert die Hygiene, da weniger Kontamination entsteht. Die besondere Zusammensetzung des Werkstoffs eignet sich vor allem für 3D-gedruckte Schnecken- und Zahnräder, die Igus als 3D-Druck-Dienstleistung herstellt.

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Hitzefester Kunststoff für den 2PP-3D-Druck von Upnano

Bisher konnten im ultrapräzisen 2-Photonen-Polymerisation (2PP)-3D-Druck keine temperaturbeständigen Bauteile hergestellt werden. Die Firmen Up-Nano und Cubicure aus Österreich haben jetzt einen Hochleistungskunststoff mit so hoher Wärmeformbeständigkeit entwickelt, dass Mikro-3D-Druck auch in der Elektroindustrie möglich wird. Der Werkstoff Up-Thermo ist bis zu 300 Grad Celsius formbeständig (HDT-B, die Prüfkörper wurden mit einer Länge von 35 mm gedruckt). Dies erlaube den Einsatz überall dort, wo höhere Temperaturen herrschen und höchste Präzision erforderlich ist. So sind Bauteile für die Elektroindustrie oder Mikro-Spritzgussformen mögliche Einsatzgebiete des Materials.

Voraussetzung für diese Innovation war die von Cubicure entwickelte und patentierte Hot-Lithography-Technologie. Diese erlaubt die Verarbeitung hochviskoser Materialien im Präzisions-3D-Druck und produziert auch hochtemperaturbeständige Komponenten. UpNano stellt mit der Nano-One-Serie von 2PP-3D-Druckern die derzeit schnellsten und präzisesten Drucker dieser Art her, die ihr Einsatzgebiet in der Industrie genauso wie in der Forschung haben. Sie können Strukturen sowohl mit Nanometerauflösung als auch in Zentimetergrößen drucken. Die gemeinsame Materialentwicklung kombiniert nun die Vorteile der Hot Lithography mit der Präzision des 2PP-3D-Drucks.

Dämpfende Elastomere für die Digital Light Synthesis (DLS) von Carbon

Der amerikanische DLS-Drucker-Hersteller Carbon ergänzt sein Materialportfolio um zwei neue Elastomere mit dämpfenden Eigenschaften. Die Dual-Cure-Elastomere EPU 43 und EPU 45 sollen die Möglichkeiten im Bereich des Aufprall- und Schlagschutzes erweitern. Wie Carbon mitteilt, ist EPU 43 ein energieabsorbierendes Elastomer, das weich und gleichzeitig bei hoher Belastung widerstandsfähig ist, sodass es sich für die Polsterung von Helmen und Sicherheitshandschuhen eignet. Es soll eine moderate Steifigkeit, eine gute Dämpfung und optimale Haltbarkeit bei Biegevorgängen in einer Vielzahl von Temperatur- und Feuchtigkeitsumgebungen bieten. EPU 45 soll sich durch das höchste Dämpfungsniveau innerhalb des Carbon-Portfolios auszeichnen. Es verhärtet sich bei höheren Aufprallgeschwindigkeiten, um Energie zu absorbieren. Dies ermögliche die Konstruktion hochatmungsaktiver Gitterstrukturen, die Komfort bei niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten bieten und Energie bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten absorbieren. Es ist damit für Helminnenauskleidungen prädestiniert.

Zwei Photopolymere für den DLP-Druck von Desktop Metal

Der amerikanische 3D-Drucker-Hersteller Desktop Metal erweitert seine Partnerschaft mit Henkel und qualifiziert die zwei Stereolithographie-Harze Loctite 3D IND405 Black und Loctite 3D 3843 auch für den DLP-Drucker Etec Xtreme 8K. Bisher wurden die Materialien nur für den Etec Envision One Desktop-DLP-Drucker angeboten. Der Kunststoff-3D-Drucker Etec Xtreme 8K stellt Bauteile im Digital Light Processing (DLP) her. Er arbeitet nach dem Top-Down-Prinzip und besitzt eine Baufläche von 450 x 371 x 399 Millimetern. Das ermöglicht die Serienproduktion von größeren Endanwenderbauteilen. Laut Desktop Metal haben in IND405 hergestellte Teile eine hervorragende Schlagzähigkeit und können bearbeitet, gebohrt und poliert werden. Loctite 3D 3843 ist ein steifer, hochfester technischer Kunststoff, der eine sehr gute Oberflächengüte besitzen soll.

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Bio-Spezialkunststoff als 3D-Druck-Stützmaterial

Am Institut für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart (IKT) wurden biologisch abbaubare Stützstrukturen für den 3D-Druck entwickelt, die aus Polyhydroxybutyrat-co-valerat (PHBV) und Kochsalz bestehen. Sie sollen sich im Wasserbad vom Bauteil ablösen und über das Abwasser entsorgen lassen, ohne dass Mikroplastik entsteht. Denn das vollständig aus biologischen Quellen stammende PHBV ist in natürlichen Gewässern, auch im Meer, biologisch abbaubar. Weil PHBV selbst zwar in Wasser abbaubar, jedoch nicht wasserlöslich ist, hat man die Ablösbarkeit des Stützwerkstoffs durch Zumischen von Kochsalz in das Polymer erreicht. Die Stützpolymere zerfallen so im Wasser in kleine Fragmente, die aus der Flüssigkeit herausgefiltert werden können oder die bei Verbleib im Abwasser in überschaubaren Zeiträumen durch Mikroorganismen abgebaut werden.

Hochleistungskunststoff zur Versiegelung von 3D-Druck-Bauteilen

Um 3D-gedruckte Kunststoffbauteile gas- und flüssigkeitsdicht zu machen, hat Diamant Polymer den niedrigviskosen Hochleistungskunststoff Dichtol AM Hydro auf den Markt gebracht. Er wurde speziell für die additive Fertigung entwickelt und eignet sich sowohl für den Filamentdruck als auch für pulverbasierte Herstellungsverfahren. Das lösemittelfreie, wasserbasierende 1-Komponenten-System soll die dauerhafte, lückenlose Versiegelung und Imprägnierung von Werkstücken und Bauteilen aus gängigen Materialien ermöglichen – insbesondere PLA, ASA, ABS und Polyamid. Während herkömmliche Versiegler im 3D-Druck erzeugte Bauteile nur oberflächlich schützen, dringt Dichtol AM Hydro in alle noch so feinen Poren ein und härtet dort farblos aus. Das hartelastische Polymer verankert sich im behandelten Teil und dichtet es auch bei wechselnden Temperaturen zuverlässig ab.

Quarzglas für die LCM-Technologie von Lithoz

Nach gemeinsamer Forschung mit dem deutschen Glashersteller Glassomer hat der österreichische 3D-Drucker-Hersteller Lithoz die Markteinführung des neuen Materials Litha-Glass angekündigt. Es handelt sich um eine Verbundaufschlämmung auf der Basis von Quarzglas. Glassomer stufte die leistungsstarke lithographiebasierte Keramikfertigungstechnologie von Lithoz als das einzige Verfahren ein, das in der Lage ist, ihr Material in 3D zu drucken. Litha-Glass besitzt die wünschenswerten Eigenschaften von Hochleistungsquarzglas – wie mechanische Stabilität und hohe thermische und chemische Beständigkeit sowie geringe Wärmeausdehnung und daraus resultierende hohe Temperaturwechselbeständigkeit. Laut Glassomer bietet das transparente Reinstglas in Kombination mit dem 3D-Druck insbesondere für hochstabile optische und technische Teile ein enormes Potenzial.

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Neues Edelstahlpulver sorgt für schnellere Bauzeit

Der Materialhersteller Uniformity Labs hat das Edelstahlpulver Uni Fuse 316L auf den Markt gebracht. Es soll eine circa dreimal schnellere Bauzeit im pulverbettbasierten 3D-Druck erlauben. Das Edelstahlpulver eigne sich unter anderem dazu, Bauteile für die Schifffahrt, Geräte zur Lebensmittelzubereitung oder auch chirurgische Werkzeuge herzustellen. Von Vorteil sei dabei die flexible, korrosionsbeständige Beschaffenheit.

Aluminium-Legierungen für das Laserstrahlschmelzen von SLM Solutions

Die Luft- und Raumfahrtindustrie stellt bereits additiv gefertigte Komponenten im Laserstrahlschmelzen her. Jedoch ist die Auswahl an hochfesten und korrosionsbeständigen Werkstoffen vergleichsweise gering. Um bisher schwer herzustellende, rissanfällige Aluminiumlegierungen für seine Laserstrahlschmelzanlagen NXG XII 600 anbieten zu können, hat 3D-der Drucker-Hersteller SLM Solutions jetzt eine Vereinbarung zur Materialentwicklung mit dem US-amerikanische Werkstoffentwickler Elementum 3D abgeschlossen. Nach Angaben von SLM Solutions geht es um die Aluminiumlegierungen 2024, 6061, 7050 und 7075, die Elementum 3D mit seiner RAM-Technologie herstellen wird. Diese Pulver sollen 2023 für die 12-Laser-Technologie von SLM Solutions zur Verfügung stehen. Gleichzeitig werden entsprechende Maschinenparameter für ihren Einsatz entwickelt.

Eine Kupfer-Nickel-Legierung für das Laserstrahlschmelzen

3D Systems und HII haben die Legierung CuNi30 entwickelt, um die Produktion von üblicherweise gegossenen Teilen im 3D-Druck deutlich zu beschleunigen. Es handelt sich um eine korrosionsbeständige Kupfer-Nickel-Legierung, die mit dem 3D-Metalldrucker DMP Flex 350 über das pulverbettbasierte Laserschmelzen verarbeitet werden kann. Die speziell für die additive Fertigung entwickelte Kupfer-Nickel-Legierung soll im Vergleich zum Gießen zu einer höheren Bauteildichte führen und verbessert damit die mechanischen Eigenschaften der Komponenten. Kupfer-Nickel-Legierungen können aufgrund der hervorragenden Korrosionsbeständigkeit der daraus gefertigten Bauteile und der antimikrobiellen und algenhemmenden Eigenschaften in großem Umfang in Salzwasser, Erdöl und sauren Umgebungen eingesetzt werden.

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