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Erschließung der additiven Fertigung für stark regulierte Anwendungen

Am 20. April 2022 von Bianca Z. veröffentlicht

In jeder Branche oder jedem Sektor gibt es eine Reihe notwendiger Normen, die erfüllt werden müssen, um das ordnungsgemäße Funktionieren bestimmter Teile, Systeme oder Dienstleistungen gewährleisten zu können. Die Zunahme der additiven Fertigung (AM) in vielen Bereichen hat dazu geführt, dass die Eigenschaften von 3D-gedruckten Teilen kontrolliert werden müssen, sowohl in Bezug auf die Leistung als auch auf die Biokompatibilität. Um diese strengen Anforderungen zu erfüllen, ist die Nachbearbeitung der mit AM hergestellten Rohteile von entscheidender Bedeutung. Denn diese Schritte beseitigen Unvollkommenheiten und helfen den Anwendern die gewünschte oder sogar erforderliche Oberfläche zu erhalten. Daher haben sich verschiedene Nachbearbeitungslösungen herauskristalisiert, die 3D-gedruckte Teile dabei unterstützen, die Zertifizierungen für verschiedene Anwendungen in der additiven Fertigung zu erfüllen, so dass sie direkt mit traditionellen Verfahren wie dem Spritzguss konkurrieren können.

Ob bei der Herstellung von Prothesen, Nasentupfern, Zahnspangen oder medizinischen Helmen – der Gesundheitssektor gehört zu den anspruchsvollsten Bereichen, was die Qualität, Sicherheit und Leistung der Teile angeht. Auf dem AM-Markt gibt es eine Reihe von Nachbearbeitungsmethoden, die auf den ersten Blick die notwendigen glatten Oberflächen für diese Art von Anwendungen bieten. Das Problem liegt jedoch in den inneren Kanälen des Bauteils, die immer noch freiliegen und möglicherweise Bakterien einschließen und während des Produktionsprozess verunreinigt werden können. Als Lösung für dieses Problem bietet AMT ein automatisiertes Nachbearbeitungssystem namens Vapor Smoothing an, das eine glatte und versiegelte Oberfläche für 3D-gedruckte Teile bietet. Dank dieser Nachbearbeitungsmethode können die Teile verschiedene Tests bestehen, die beweisen, dass sie die Normen und Vorschriften für industrielle Anwendungen innerhalb der additiven Fertigung in einer Reihe von Bereichen erfüllen.

Bild: AMT / ZiggZagg

Wie funktioniert das Vapor Smoothing?

Um zu verstehen, wie mit diesem Verfahren Standards bei 3D-gedruckten Teilen in den anspruchsvollsten Branchen wie der Medizin-, Dental- und Automobilindustrie erreicht werden können, muss man sich zunächst ansehen, wie die Technologie funktioniert. Bei der von AMT entwickelten Dampfglättungsmethode werden die Teilechargen in einer versiegelten Verarbeitungskammer aufgehängt, in die in einem geschlossenen Kreislaufsystem eine proprietäre Lösungsmittelmischung als Dampf eingeleitet wird. Der Dampf kommt mit den Teilen in Kontakt, versiegelt sie und beseitigt ihre Oberflächenunregelmäßigkeiten. Durch die Beseitigung jener Stellen, an denen Risse auftreten, versiegelt der Dampfglättungsprozess die Oberfläche des Teils vollständig, was zu einer Erhöhung der Bruchdehnung ohne Verlust der Zugfestigkeit führt.

Dieses Verfahren kann eingesetzt werden, um die gewünschte Oberflächenrauheit bei Teilen zu erzielen, die mit additiven Fertigungstechnologien wie SLS, Multi Jet Fusion (MJF), Selective Absorption Fusion (SAF) und Fused Deposition Modeling (FDM) hergestellt wurden. Was die Materialien betrifft, so sind die Lösungen von AMT mit einer breiten Palette von Polymeren kompatibel, darunter Polyamide (PA12, PA11 und PA6), flexible Materialien wie TPU und Standardmaterialien wie ABS, um nur einige zu nennen.

Bild: AMT / ZiggZagg

Das Dampfglättungssystem von AMT ist nicht nur äußerst kontrollierbar und wiederholbar, sondern ermöglicht auch das Glätten von komplexen Geometrien ohne Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften. Darüber hinaus bietet es eine Reihe von Vorteilen, die es den Nutzern ermöglichen, noch mehr Anwendungen für Teile aus der additiven Fertigung in fortschrittlichen Industrien zu erschließen. So lassen sich beispielsweise Oberflächen gegen das Eindringen von Flüssigkeiten und Gasen versiegeln. Dadurch wird die Ansammlung von Bakterien verhindert, was wiederum die Sterilität des Teils erhöht. Diese Oberflächenglättung hat noch weitere Vorteile: sie ist vor allem für Teile wichtig, die mit der Haut in Berührung kommen, wie z. B. Prothesen, Nasenabstriche, zahnmedizinische Anwendungen usw.

Neben den Vorteilen der Glättung verbessert diese Technologie auch die mechanischen Eigenschaften der Teile, wodurch sie haltbarer, funktioneller und bruchfester werden, was ihre Langlebigkeit erhöht. Gleichzeitig wird die Gesamtästhetik der Teile verbessert, ohne das Endgewicht zu beeinflussen oder Maßänderungen zu verursachen.

Normen und Qualifikationsprüfungen für 3D-gedruckte Teile

Um 3D-gedruckte Teile in bestimmten Branchen einsetzen zu können, müssen Bewertungen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Komponenten für die jeweilige Anwendung kompatibel und sicher sind. Um den Erfolg dieser Nachbearbeitungsmethode zu beweisen, wurden Kompatibilitätstests an 3D-gedruckten Teilen durchgeführt, die mit der Dampfglättungs-Technologie von AMT hergestellt wurden. Im medizinischen und zahnmedizinischen Bereich haben diese Bauteile verschiedene Zertifizierungen in Bezug auf Hautkontakt, Zytotoxizität und antibakterielle Tests erfolgreich bestanden. Diese Leistungstests sind anspruchsvoll und komplex und erfordern zahlreiche Kontrollen und Zertifizierungen, um die Sicherheit der Patienten zu gewährleisten.

Darüber hinaus haben auch Branchen wie die Automobil- und die Lebensmittelindustrie Teile getestet, die mit Dampfglättung nachbearbeitet wurden. Insbesondere die Automobilindustrie hat Entflammbarkeitstests mit Teilen aus PA12 erfolgreich bestanden. Wichtig ist, dass die Nachbehandlungssysteme von AMT alle Sicherheits- und Industriehygienestandards in anspruchsvollen Anwendungen der additiven Fertigung erfüllen, von der Medizin- und Dentaltechnik bis hin zur Konsumgüter- und Lebensmittelindustrie. Darüber hinaus verwenden sie keine korrosiven und explosiven Säuremischungen in der Maschine und minimieren so andere potenzielle Gefahren.

Bild: AMT

Hochregulierte Anwendungen stehen nach wie vor im Fokus vieler Branchen, die das Potenzial des 3D-Drucks noch nicht erkannt haben. Die Dampfglättungs-Technologie von AMT macht es nun möglich, die Implementierung der additiven Fertigung in den anspruchsvollsten Branchen zu ermöglichen, indem sie deren Zertifizierungen erfüllt. Wenn Sie mehr über diese Nachbearbeitungsmethode erfahren möchten, können Sie HIER die Website von AMT besuchen.

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*Titelbildnachweis: AMT / DTI

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