3D-Drucker von Picaso: Industrieller 3D-Druck mit Verbundwerkstoffen für den Desktop
Der 3D-Druck mit Verbundwerkstoffen wird immer beliebter. Das liegt vor allem daran, dass die faserverstärkten Materialien für Anwender zahlreiche Vorteile bieten. Zu diesen zählt beispielsweise die Herstellung von stabilen und robusten Teilen unter Einsatz eines schnellen und unkomplizierten 3D-Druckverfahrens. Dazu kommt die Tatsache, dass die Materialien mit optimierten Desktop FDM-3D-Druckern kompatibel sind, wodurch der 3D-Druck mit Verbundwerkstoffen für Interessierte nicht nur erschwinglich, sondern auch leichter zugänglich wird. Auch die Komposit-Lösungen von Picaso ermöglichen eine flexible Herstellung von widerstandsfähigen Bauteilen für Maschinenbauer, Industriekunden und andere 3D-Interessierte. Im deutschsprachigen Raum werden die Geräte von 3Dee GmbH & Co KG angeboten.
3D-Drucker-Hersteller und Anwender erkennen das Potenzial von Verbundwerkstoffen für die 3D-Technologie. So soll Prognosen zufolge der Markt für den 3D-Druck von Verbundwerkstoffen bis 2030 rund 1,73 Milliarden Dollar erreichen. Bei Verbundwerkstoffen bzw. Kompositmaterialien wird typischerweise ein Kernpolymermaterial mit einem oder mehreren zusätzlichen Materialien verstärkt, welche sich in den stofflichen Eigenschaften vom Basismaterial unterscheiden. Dadurch wird ein Material-Gemisch erzielt, das typischerweise fester und steifer ist. Zu den beliebtesten Kompositmaterialien zählen Kohle- und Glasfaser. Zudem muss zwischen Endlosfaser und Kurzfaser unterschieden werden.
3D-Druck mit Endlosfaser oder Kurzfaser?
Beim 3D-Druck mit Endlosfasern wird der verwendete Kunststoff direkt während des Druckvorgangs mit Endlosverbundfasern verstärkt. Dafür sind zwei Extruder notwendig. Der erste Extruder druckt, der zweite Extruder verstärkt. Dabei legt der Drucker mit der zweiten Düse die Verbundfasern auf (Advanced FFF-Druckverfahren). In diesem Verfahren wird das Teil in der X- und Y-Achse verstärkt, in der Z-Achse jedoch in seiner Zugfestigkeit geschwächt. Der Endlosfaserdruck eignet sich deshalb zwar ideal zur Herstellung von flachen Teilen, kommt bei geometrisch komplexen Formen aber schnell an seine Grenzen. Im Endlosfaserdruck kann auf Grund der Nutzung des zweiten Extruders für die Verstärkung kein lösliches Trägermaterial verwendet werden, weshalb sich das Verfahren lediglich für wenige spezielle Anwendungszwecke eignet.
Beim 3D-Druck mit Kurzfasern werden geschnittene Glas- oder Kohlenstofffasern, die weniger als einen Millimeter lang sind, in herkömmliche Thermoplaste integriert, um die Steifigkeit und Festigkeit des Materials und der hergestellten Produkte zu erhöhen. Die Fasern werden in die sogenannten Material-Matrizen des Polyamid, ABS oder Polyamid (Nylon) eingearbeitet. Die Eigenschaften des Verbundwerkstoffes hängen dann maßgeblich von der Menge (dem Anteil) der zugegebenen geschnittenen Fasern sowie von deren Länge und Dicke ab. Der Anteil an Endlosfasern übt demnach auch Einfluss auf die Qualität des Endprodukts. Hier gilt es beispielsweise zu beachten, dass bei einem zu hohen Anteil das Teil an Oberflächenqualität verlieren kann und spröde wird.
Abgesehen davon, entstehen beim 3D-Druck mit Kurzfaser für den Anwender zahlreiche Vorteile. Da das verwendete Material direkt faserverstärkt wird, gelingt der Druck schnell und unkompliziert mit optimierten FDM-Geräten. Die Bauteile verfügen, je nach Faser, über eine äußerst hohe Temperaturbeständigkeit und sind stabiler und robuster als gewöhnliche Kunststoffteile. Zudem erzielen die Teile mit dem Verfahren möglichst isotrope Eigenschaften. Und es gibt einen weiteren Pluspunkt: Heute sind am Markt bereits erschwingliche Desktop-Lösungen für unter 10.000 Euro erhältlich.
Erschwingliche Komposit-Lösungen von Picaso für industrielle Zwecke
Die Desktop 3D-Drucker von Picaso bieten Interessierten alle Eigenschaften, welche für zuverlässige Drucke mit Verbundwerkstoffen notwenig sind. Mit einer Düsentemperatur von bis zu 410 Grad Celsius kann eine hervorragende Interlayerhaftung erreicht werden, ein bis zu 150 C aufheizbares Heizbett sorgt für verzugsfreie Drucke. Die Extruder und die Elektronik der Modelle wurden jeweils für den Druck mit Komposit-Materialien optimiert. Die Picaso 3D-Drucker verfügen außerdem über die patentierte JetSwitch-Technologie, was die Geräte zu den schnellsten FFF-3D-Druckern macht. Die Hochgeschwindigkeits-Düsenwechseltechnologie erlaubt es, dass der Extruder automatisch die erforderliche Düse in Sekundenbruchteilen aktiviert. Die Modelle verfügen zudem über ein automatisiertes System mit erweiterten Selbstüberwachungsfunktionen, damit zuverlässige Ergebnisse garantiert werden können.
Mit den Picaso Komposit-Lösungen gelingt die einfache Herstellung von 3D-Bauteilen für verschiedenste Anwendungszwecke. So können robuste Endteile oder hochwertige Prototypen mit den fortschrittlichen Desktop-Geräten des Herstellers gefertigt werden: ob 3D-gedrucktes Luftfiltergehäuse aus glasfaserverstärktem ABS-Material oder Zubehör für Motorräder – die Picaso-Modelle können überall dort eingesetzt werden, wo technische Eigenschaften und eine verzugsfreie Druckbarkeit von Vorteil sind. Sie wollen weitere Informationen zu den Picaso 3D-Druckern oder dem 3D-Druck mit Verbundwerkstoffen? Besuchen Sie die Webseite von 3Dee GmbH & Co KG.
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*Titelbildnachweis: 3DEE
