Neue Kunststoffbeschichtung verleiht dem 3D-Druck mehr Funktionalität

Forschende der University of Nottingham haben eine neue Beschichtung für Kunststoffpartikel entwickelt, die im 3D-Druck verwendet werden. Sie erhöht deren Funktionalität erheblich und eröffnet neue Möglichkeiten für die kommerzielle Nutzung.

Die Forschenden aus der Fakultät für Chemie und Ingenieurwesen nutzten überkritisches Kohlendioxid, um einen effizienten, wirksamen und umweltfreundlichen Prozess zur Beschichtung von PA-12-Polymerpartikeln zu entwickeln. Diese Partikel kommen in einem der gängigsten kommerziellen 3D-Druckverfahren, dem Pulverbett-Schmelzen oder Laser-Sintern, zum Einsatz. Bei diesem Verfahren wird eine Schicht frei fließenden Polymerpulvers aufgetragen und Schicht für Schicht durch einen computergesteuerten Laser verschmolzen.

Die neue Beschichtung ermöglicht es, den Druckmaterialien zusätzliche Eigenschaften wie Farbigkeit sowie Anti-Schimmel- und Pilzschutz zu verleihen.

“Der eigentliche Vorteil des 3D-Drucks oder der additiven Fertigung liegt in der Entwicklung und Herstellung von maßgeschneiderten und einzigartigen Objekten, aber die Grenzen liegen in den Materialien und der Palette der verfügbaren Eigenschaften, die den Anwendungsbereich insgesamt einschränken. Dieses neue Verfahren bietet einen einfachen Weg zur Entwicklung einer breiten Palette von Materialeigenschaften, ohne die Verarbeitbarkeit zu beeinträchtigen”, sagt Professor Christopher Tuck, Professor für Werkstofftechnik im Zentrum für Additive Fertigung an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften.

Die Forschungsarbeiten, veröffentlicht in Nature Communications, zeigen, dass durch den neuen Prozess farbige Polymere hergestellt werden können, die die PA-12 Partikel ummanteln. Dies erweitert die bisherige Farbpalette von Grau und Weiß um eine Vielzahl von Optionen.

“Es gibt einige Herausforderungen, denen sich die 3D-Druckindustrie stellen muss, da die Funktionalität der verwendeten Polymere begrenzt ist. Um einige dieser Herausforderungen zu meistern, haben wir einen einfachen, aber effektiven Ansatz entwickelt, um die Funktionalität durch Beschichtung der Partikel zu erhöhen. Wir haben das farbige Hüllenpolymer so konzipiert, dass es den mechanischen und thermischen Eigenschaften des Druckpolymers entspricht. Am wichtigsten ist, dass wir dies mit dem Schlüsselpolymer (PA-12) demonstriert haben, das in der Industrie allgegenwärtig ist. Unsere neuen farbigen Polymerpulver funktionieren perfekt in den bestehenden, kommerziell genutzten Maschinen”, sagt Professor Steve Howdle, Leiter der School of Chemistry.

Aktuell können Objekte aus PA-12 nicht in feuchten Umgebungen verwendet werden, da sie anfällig für Schimmel und Pilze sind. Die neue Schalenbeschichtung kann auch dazu verwendet werden, Beschichtungen zu entwickeln, die dies verhindern, und somit neue Einsatzmöglichkeiten für 3D-gedruckte Objekte in verschiedenen Bereichen eröffnen.

Professor Howdle fügt hinzu: “Ein Hauptvorteil dieses Verfahrens ist, dass es leicht in die aktuellen kommerziellen 3D-Druckverfahren integriert werden kann, was für die Branche eine potenzielle Veränderung bedeuten könnte, indem neue Funktionen eingeführt, Prozesse vereinfacht und vor allem alles nachhaltig erreicht wird.”