Funktionalisierte Oberflächen durch 3D-gedruckte Düse aus Keramik

Eine neuartige, keramische Düse revolutioniert den 3D-Druck mit FDM-Technologie, indem sie Plasma integriert. Sie verbessert Hafteigenschaften, sterilisiert Oberflächen und schafft leitfähige Schichten.

Fused Deposition Modeling (FDM) ist eine etablierte 3D-Drucktechnologie. Sie erzeugt Teile, indem sie erhitztes Filament extrudiert. Doch trotz jahrelanger Entwicklung gibt es Herausforderungen. Eine davon ist die begrenzte Festigkeit in der Z-Richtung, da aufgeschmolzene Schichten auf bereits erkalteten Schichten abgelegt werden. Diese kleben zwar aneinander, verbinden sich jedoch nicht vollständig.

Die Lösung könnte in der Plasmatechnologie liegen, die Kunststoffoberflächen aktiviert und deren Benetzbarkeit, mechanische und antistatische Eigenschaften verbessert. In Verbindung mit dem FDM-3D-Druck könnte sie die Verbindung zwischen den Schichten auf atomarer Ebene ermöglichen.

Eine innovative 3D-gedruckte Plasmadüse wurde entwickelt. Sie besteht aus hochreinem Aluminiumoxid (Al2O3) und wurde in den letzten drei Jahren in Zusammenarbeit mit einem deutschen Institut optimiert. Die Düse wird parallel zur FDM-Düse angebracht und behandelt nach jeder gedruckten Schicht die Oberfläche mit einem Plasmajet.

Die Düse ist klein genug, um in bestehende FDM-Systeme integriert zu werden und hält aufgrund ihrer inerten Eigenschaften langfristig ihre dielektrischen Eigenschaften.

Mehrere Düsengeometrien wurden im Rahmen des Projektes getestet. Das dazugehörige Schnittbild zeigt sehr gut, dass der 3D-Druck für die Entwicklung neuer Bauteile absolute Gestaltungsfreiheit ermöglicht. Eine solch komplexe Innenkontur ist nur additiv herstellbar und daher optimal für den keramischen 3D-Druck ausgelegt. Für das beschriebene Produkt läuft momentan eine Patentanmeldung.

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