Kann man sich beim Spritzguss in kleinen bis mittleren Stückzahlen auf die Additive Fertigung verlassen? Im 3D-Druck hergestellte Formen haben oft nur eine begrenzte Lebensdauer, wenn sie hohen Belastungen durch Hitze oder Druck ausgesetzt sind. Nano Dimension stellt diese Annahme infrage und hat mit ATARU Black ein Harz mit hoher thermomechanischer Beständigkeit entwickelt, das eine zuverlässige und reproduzierbare Lösung für die additive Werkzeugherstellung bietet.
Um die Leistungsfähigkeit von ATARU Black zu bewerten und zu überprüfen, ist Nano Dimension eine Partnerschaft mit dem SKZ – Deutsches Kunststoff-Zentrum mit Sitz in Würzburg eingegangen. Das SKZ zählt zu den führenden Institutionen in den Bereichen Forschung, Aus- und Weiterbildung, Produktprüfung und Prozessbewertung in der Kunststoffindustrie. Die umfangreichen Tests des SKZ als unabhängiger Partner zeigen eine hohe Eignung des Harzes als Werkzeugeinsatz im Spritzguss und schlagen damit die Brücke zwischen Prototyping und kleiner bis mittlerer Serienfertigung.
Die Ergebnisse der Tests wurden von Nano Dimension in dieser Case Study zusammengefasst und zeigen, wie das Harz ATARU Black den realen Anforderungen des Spritzgießprozesses standhält. Die Case Study steht kostenlos zum Download zur Verfügung.
Um die Leistungsfähigkeit eines Harzes im Rapid Tooling zu bewerten, müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter die Druckbarkeit, das Zusammenspiel mit unterschiedlichen Thermoplasten sowie die Stabilität unter hoher thermischer und mechanischer Belastung im Spritzguss. Zu diesem Zweck setzt das SKZ seit 2017 den Stonehenge-Benchmark-Werkzeugeinsatz ein, der anspruchsvolle und filigrane Formen wie Stifte, Kerne und Nuten aufweist. Damit lassen sich Druckgenauigkeit, Standzeit des Werkzeugs und die Maßhaltigkeit der gespritzten Bauteile beurteilen. Die Werkzeuge wurden auf einem industriellen Digital-Light-Processing-Drucker mit einer Belichtungswellenlänge von 405 nm hergestellt und gemäß den Empfehlungen von Nano Dimension nachbearbeitet.
Im Rahmen der Versuche wurden mehrere gängige Thermoplaste im Spritzguss mit den 3D-gedruckten Werkzeugen eingesetzt, um deren Leistungsfähigkeit und Standzeit zu untersuchen. Dazu zählten ABS, POM sowie glasfaserverstärktes Polypropylen (PPGF30). Mit ABS konnten über 100 Bauteile und mit POM über 50 Bauteile gefertigt werden, ohne dass sichtbare Beschädigungen oder Abrieb an den Werkzeugen auftraten. Dies deutet auf eine deutlich längere potenzielle Lebensdauer hin. Beim Einsatz von PPGF30 hielt das Werkzeug mehr als 150 Spritzzyklen stand, ohne dass über die anfängliche Anwendung hinaus ein Trennmittel erforderlich war.
Das Harz ATARU Black
Doch warum ist ATARU Black dort erfolgreich, wo andere Harze an ihre Grenzen stoßen? Ausschlaggebend sind die sehr hohe Glasübergangstemperatur (Tg) von über 300 °C sowie ein Elastizitätsmodul von 5,7 GPa bei gleichzeitig überdurchschnittlicher Bruchdehnung für diese Klasse keramisch gefüllter Hochleistungsharze. Diese Eigenschaften stellen sicher, dass das Werkzeug auch unter hohen Schließkräften und der Hitze geschmolzener Thermoplaste seine präzise Form beibehält und sich nicht verformt.
Die Case Study beleuchtet zudem weitere Aspekte, die die Festigkeit und Langlebigkeit von ATARU Black belegen. Sie enthält detaillierte Wärmebilddaten der Werkzeugoberflächen sowie den vollständigen Nachbearbeitungsprozess und die eingesetzten Spritzgießparameter für jedes Polymer. Laden Sie die vollständige Case Study herunter, um alle Ergebnisse im Detail nachzuvollziehen und ATARU Black als zuverlässige Lösung für Werkzeugprototypen und die Kleinserienfertigung zu bewerten.
*Titelbildnachweis : Nano Dimension