Bessere Oberflächenqualität deiner Ausdrucke durch Plasma

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Der 3D Druck als ein generatives oder additives Fertigungsverfahren hat mit dem Aufkommen von günstigen Achssystemen, einfach zu bedienender Software und dem relativ gut beherrschbaren „Schmelzschicht“-Verfahren auf Basis von Kunststoff einen Boom erlebt.

Die Herstellung von kleinen Kunststoff-Objekten mit ausgewählten Materialien ist bereits mit sehr kostengünstigen und kompakten Systemen möglich. Strukturell komplexe, belastbare Objekte und einwandfreie Oberflächen sind derzeit noch professionellen Druckern vorbehalten. So können auch seriennahe Werkstoffe wie hochfeste Kunststoffe, Keramiken und Metalle zu funktionalen Produkten zusammengesetzt werden.

Integrationsbeispiel: 3D Drucker (Basis german reprap) mit Plasmakopf (piezobrush® - relyon plasma GmbH, sowie einige Musterbauteile
Integrationsbeispiel: 3D Drucker (Basis german reprap) mit Plasmakopf (piezobrush® – relyon plasma GmbH, sowie einige Musterbauteile

Optik, Haptik und Oberflächengüte spielen unmittelbar nach Präzision und Festigkeit eine entscheidende Rolle. Oft wird der richtige „Look“ erst durch eine nachträgliche Lackierung erreicht, oder das finale Produkt wird erst durch das strukturelle Verkleben von mehreren verschiedenen ausgedruckten Bauteilen gefügt.

Die Behandlung der Oberfläche mit Plasma ist in der Industrie seit vielen Jahren ein bewährtes Verfahren um auch schlecht benetzbare Oberflächen optimal für das Lackieren oder Verkleben vorzubereiten.

relyon plasma hat zur atmosphärischen Oberflächenbehandlung ein neuartiges Wirkprinzip entwickelt und zur Serienreife gebracht. Dabei wird ein Luftstrom über ein starkes elektrisches Wechselfeld zu einem atmosphärischen Plasmastrahl angeregt. Anders als bei herkömmlichen Gerätelösungen wird hierzu keine externe Hochspannungsversorgung eingesetzt.

Piezobrush® PZ2 handheld plasma device in combination with a 3D printer

Das elektrische Wechselfeld wird durch eine hochfrequente Schwingungsanregung in einer piezoelektrischen Keramik aufgebaut, an deren Spitze dann die Gasentladung zündet. Die Vorteile dieser als PDD® Technologie (piezoelectric direct discharge) bezeichneten Methode liegen auf der Hand. Die Versorgung liegt im ungefährlichen Niederspannungsbereich und die Umwandlungseffizienz von elektrischer Leistung in chemische Anregungsenergie der Gasmoleküle ist sehr hoch. So lassen sich kleine atmosphärische Plasmaquellen sehr kompakt und mit hoher Leistungsdichte aufbauen. In der Praxis werden auf Grund der hohen Effizienz des Anregungsprozesses Bearbeitungsleistungen erreicht, die bislang nur mit wesentlich größeren Anlagen möglich waren.

PDD® Plasma-Technik ist prädestiniert für die Integration in 3D Drucker aller Leistungsklassen. Das kompakte Plasmamodul (Typ piezo brush®) benötigt lediglich eine 12V Spannungsversorgung und nimmt typischerweise weniger als 15W Leistung auf. Wir haben dieses Plasmamodul in einen einfachen 3D Drucker integriert und eine erste Versuchsreihe begonnen um die Vorteile zu qualifizieren.

Für typische Anwendungsfälle auf Basis der gebräuchlichen FDM-Technik (Fused Deposition Modeling; Schmelzschichtung) konnte gezeigt werden:

  • Dass sich die die gedruckten Objekte erheblich besser verkleben lassen
  • Die Objekte homogener lackieren lassen
  • Wasserbasierte Lacksysteme zu Einsatz kommen können
  • Eine höhere strukturelle Festigkeit zwischen den einzelnen Lagen erreich wird

In Zukunft wird relyon plasma auch für professionelle 3D Drucker ein universelles Plasma-Modul auf den Markt bringen. Mit verschiedenen Düsenaufsätzen können dann auch Strukturierungen, Feinbohrungen, Gravuren und Oberflächeneffekte auf verschiedenartigen Materialien erzeugt werden.

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