Werkstoffe für die Digitale Produktion mit Energieeffizienz

DIPROmat GmbH entwickelt und produziert verzugsfreie, teilkristalline Thermoplaste und speziell für den 3D-Druck konzipierte thermoplastische Elastomere. Strahlenvernetzbare Polymere, vor allem energieeffiziente Präzisions-Polyamide, gehören zum Portfolio. Die langjährige Erfahrung der beiden Firmengründer, Michaela Moriconi und Uwe Stenglin (gemeinsam bereits erfolgreich in der PTS-Gruppe), ermöglichte einen “fliegenden Start” und so kamen bereits hochinteressante Werkstoffe zur Marktreife.

Ein zentrales Konzept, die Produktion von nahezu verzugsfreien, hochverstärkten Präzisions-Polyamiden, fand viel Resonanz. In der Additiven Fertigung, z.B. im Strang-Ablegeverfahren, auch als Filament- (FFF/FDM) oder Granulat-Druck (FGF) bekannt, stellen Formschwindung und der daraus resultierende Verzug ein großes Problem dar.

Mit Carbonfaser- und Spezialglasfaser-Polymeren wurden bei DIPRO®mat Formschwindungs-werte von 0 % / 0,2 % (längs/quer) erreicht.

Im Bereich Carbon-Präzisions-DIPRO®mid wurden sogar Polyamide mit +0,1 % / -0,1 % (längs/quer) für den 3D-Druck entwickelt.

Interessanterweise kam auf dem Spritzgussmarkt sehr schnell der Wunsch auf, ebenfalls maßgenaue hochverstärkte Polyamide (40 – 60 % Faserverstärkung) einzusetzen. DIPRO®mat griff mit Unterstützung von ROTFELD-Consulting diesen Wunsch auf und legte eine komplette Serie an Präzisions-Polyamiden auf. Ästhetische Oberflächen, nahezu Verzugsfreiheit und energieeffiziente Verarbeitung bei ca. 35 – 40 °C niedrigerer Massetemperatur – im Vergleich zu PA66 und den bekannten teilaromatischen Polyamiden – sind schlagende Argumente. Zudem bleibt der Einfluss der Luftfeuchte auf die Teileeigenschaften bei diesen komplexen Polyamiden sehr gering.

Ein zusätzlicher Vorteil bei der Beschaffung ist die Unabhängigkeit von ADN und HMDA, Vorprodukte von PA66, die immer wieder für Lieferschwierigkeiten sorgen.

Carbonfaser-verstärkte Präzisions-Polyamide, inkl. Hybrid-Faserverstärkung (CF/GF-Verstärkung), mit geringer Schwindung und sehr guter Oberfläche, die sich sowohl im 3D-Druck als auch im Spritzguss verarbeiten lassen, erleichtern den Übergang vom AF-Prototypen zur Spritzguss-Serie.

Erste Verarbeitung mit adaptivem IR Zonenheizsystem (FFF/FDM-Druck)

Gleichmäßig schöne Oberfläche, gepaart mit hoher Festigkeit in Aufbaurichtung, wurde mit dem patentierten IR-Zonenheizsystem der Firma APIUM Additive Technologies GmbH realisiert.

Dabei werden lediglich die obersten Schichten aufgeschmolzen, so dass ein hoher Schichtverbund erreicht wird. Die unteren Schichten können indessen abkühlen, wobei die Oberflächenqualität keinen weiteren thermischen Einfluss erfährt.

Auf APIUM-FFF/FDM-Drucker wurden nachfolgende Bauteile gedruckt.

Während eine komplette Palette energieeffizienter Präzisions-Polyamide (DIPRO®mid), inkl. einer wirtschaftlichen Reihe, bereits vorliegt, war bisher die Verbindung von Präzision mit Polypropylen undenkbar. Die hohe Differenz zwischen DSC-Schmelzpunkt von typischerweise 161 °C und der niedrigen Erstarrungstemperatur von 112 – 124 °C (je nach Nukleierung der PP-Typen) führt zu großer Schwindung und damit zu starkem Verzug.

Gemeinsam mit ROTFELD-Consulting konnte DIPRO®mat eine Reihe unverstärkter und Spezialglasfaser-verstärkter High-Performance-Polyolefine entwickeln (Patent angemeldet), die kaum Schwindung aufweisen, unglaublich zäh sind und dabei – im Gegensatz zu herkömmlichen schlagzäh modifizierten PPs – keine Wärmeformbeständigkeit verlieren, da eine Blend-Komponente eine Tg (Glasübergangstemperatur) von 160 °C mitbringt.

Damit sind für Spritzguss und 3D-Druck polyolefinische Compounds mit hoher Präzision verfügbar. Spannend ist, dass die Entwicklung in der Additiven Fertigung begann, wo ein großer Verzug unbrauchbar ist, und nun in Spritzgussanwendungen zurückkam.

Der Beitrag basiert auf Pressemeldung von DIPROmat.