Pastenextrusion (PEM) 3D-Druck im PUR Polykomponentenverfahren

Der 3D-Drucker „Goliath” verdruckt Abfallprodukte aus der Gummiindustrie zu urbanen Möbeln im Großformat. Ein zukünftiger Innovationsschritt ist der Druckprozess unter Wasser.

Das von der Teu2tec GmbH neu entwickelte Fertigungssystem „Goliath“ ermöglicht den schnellen 3D-Druck großformatiger Objekte aus beliebigen Kunststoffgranulaten im Pastenextrusions-verfahren (PEM). Das System verwendet dazu klassische Zweikomponenten-Bindemittel aus Polyurethan mit schnellen Aushärtungszeiten. Aufgrund der schnellen Aushärtung des Materials (< 10 s) wird auf diese Weise sowohl eine wirtschaftliche Fertigung sowie eine nahezu beliebige Gestaltungsfreiheit ermöglicht. Durch das Anpassen der eingesetzten Bindemittel und Werkstoffe sind die Produkteigenschaften zudem flexibel einstellbar. Das zu fertigende Produkt kann dadurch elastisch oder fest aushärtend gefertigt werden.

Druckverfahren

Die spezielle Konstruktion des Druckkopfes ermöglicht das Verdrucken hochviskoser Pasten. „Aufgrund der sehr geringen Topfzeit von weniger als 10 Sekunden können wir hier aktuell mit Druckgeschwindigkeiten von 300 mm/s, bei einem Massenstrom von bis zu 100 g/s, arbeiten. Das ist schon sehr sportlich!” erklärt Jens Mikus, Entwicklungsingenieur bei Teu2tec. Die Schichthöhe ist von 3 mm bis 12 mm einstellbar, womit nicht nur schnelle Druckprozesse ermöglicht, sondern auch, aufgrund der geringen Schichthöhe, optisch anspruchsvolle Bauteile realisiert werden können. Das Bauvolumen ist mit 2200 X 2200 x 2000 mm groß genug, um damit beispielsweise Möbel oder komplette Spielgeräte für die urbane Stadtentwicklung zu gestalten.

Diskontinuierlicher Druck

In ersten Versuchsreihen gelang dem Team der Teu2tec bereits ein Absetzen und Umpositionieren des Druckkopfes im laufenden Druckprozess. Bei der eingesetzten Prozesstechnik wird eine Unterbrechung der Extrusion während des additiven Prozesses realisiert und eine Umpositionierung ohne Nachlaufen der Druckpaste ermöglicht.

Druckprozess unter Wasser

Seit Anfang 2022 sind erste Druckversuche „unter Wasser” durchgeführt worden. Dabei zeichnet sich bereits ab, dass das Verfahren mit entsprechenden Bindemittelsystemen das Drucken von Bauteilen unter Wasser ermöglicht. Auf diese Weise wird das Einsatzgebiet deutlich erweitert und klassifiziert dieses Druckverfahren als einen hochflexiblen und einzigartigen Fertigungsprozess.