Additive Fertigung Zehn neue Materialien stehen für den 3D-Druck bereit

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Desktop Metal Inc.

Digital Metal c/o Höganäs AB

Oerlikon AM GmbH

Berlin Public Relations

Formlabs Inc.

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Evonik Industries AG

Vogel Communications Group GmbH & Co. KG

ALTANA AG

3D Systems GmbH

ARBURG GmbH & Co. KG

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Chemieunternehmen und andere Werkstoffhersteller entwickeln immer neue Materialien für 3D-Druck-Systeme mit offener Materialplattform. Darüber hinaus qualifizieren 3D-Drucker-Hersteller neue Materialien für ihre Fertigungssysteme oder entwickeln anwendungsspezifische Werkstoffspezialitäten. Wir stellen die jüngsten Entwicklungen vor.

Altana stellt zwei neue Hochleistungs-Harze vor

Der Spezialchemiekonzern Altana erweitert mit neuen Hochleistungs-Harzen seine Cubic-Ink-3D-Druckmaterialfamilien. Wie Altana mitteilt, sollen die zwei neuen 3D-Druckmaterialserien „High Performance“ und „Prototyping“ u. a. hohe Wärmeformbeständigkeit, Zähigkeit und Flexibilität bieten. Sie sind für den herstellerunabhängigen Einsatz in jeglichen harzbasierten 3D-Druck-Technologien geeignet, heißt es. Ihr Eigenschaftsprofil wurde nach eigenen Angaben für Endanwendungen entwickelt – mit Fokus auf die Alterung und Chemikalienresistenz. Die geringe Viskosität der Harze erlaube eine zuverlässige Verarbeitung in zeit- und kosteneffizienten Druckprozessen.

Zur 3D-Druck-Materialfamilie „High Performance“ gehören die Materialserien VP 1 bis VP 4. Sie reichen von hoch wärmeformbeständigen Materialien bis zu hochauflösende Materialien. Zur 3D-Druck-Materialfamilie „Prototyping“ gehören die Materialserien Tough (600 VP), Rigid (200 VP), Dental (100 VP) und Clear (401 VP). Mit den neuen Hochleistungs-Harze eröffnen sich vor allem für Anwender in der Automobil- sowie Luftfahrt- und Raumfahrtindustrie, aber auch für die Medizintechnik ganz neue Möglichkeiten.

Evonik bietet zwei neue Photopolymere an

Das Chemieunternehmen Evonik hat mit Infinam RG 3101 L und Infinam FL 6300 L zwei neue Photopolymere für den industriellen 3D-Druck entwickelt. Sie erweitern die Produktlinie von Kunstharzen, die für den Einsatz in gängigen Photopolymer-3D-Druckverfahren wie SLA oder DLP geeignet sind. Wie Evonik mitteilt, ist Infinam RG 3101 L ein Spezialkunstharz aus dem Evonik Innovationshub in Singapur. Das gebrauchsfertige Material soll hervorragende Stoßfestigkeit mit hoher Temperaturbeständigkeit bei exzellenten mechanischen Eigenschaften vereinen. Aus diesem Material gedruckte 3D-Komponenten wie Drohnen, Schnallen oder Automobilteile lassen sich maschinell verarbeiten und bleiben selbst bei starker Krafteinwirkungen bruchfest, heißt es.

Infinam FL 6300 L ist das erste industriell einsetzbare Elastomer aus der Klasse der Photopolymere. Es wurde in Zusammenarbeit mit Cubicure für dessen Hot Lithography Druckverfahren entwickelt. Das Harz ermöglicht laut Evonik die Herstellung komplexer Strukturen aus einem gummiartigen Material, das neben einer hervorragenden Tieftemperaturelastizität dynamische Belastungszyklen von bis zu einer Million Lastwechseln zulässt.

Neues Silikonharz für medizinische Produkte

Der amerikanische Hersteller von Stereolithographie-3D-Druckern B9-Creations hat das Elastomerharz Biores-Silicone auf den Markt gebracht. Der biokompatible Kunststoff soll in Kombination mit den eigenen 3D-Drucklösungen für den Medizinbereich maßgeschneiderte medizinische und technische Produkte mit Hautkontakt ermöglichen. Wie B9-Creations mitteilt, bietet das medizinische Silikon eine Kombination aus Biokompatibilität, hoher Präzision, Oberflächengüte und Reißfestigkeit und ist nach ISO 90993 für einen längeren Hautkontakt von bis zu 30 Tagen zertifiziert. Es lässt sich biegen, fest zusammendrücken und hält wiederholten Zyklen stand, ohne zu reißen, heißt es. Dadurch sei es für hochpräzise Teile mit ergonomischen Funktionen wie Kopfhörer, Hörgeräte, Armbänder und Komponenten für medizinische Geräte geeignet. Laut B9-Creations können Anwender in Verbindung mit den 3D-Druckern Core 5 Serie Med XL, den automatischen Reinigungs- und Aushärtungseinheiten sowie intelligenter Druckvorbereitungssoftware nahtlos vom Prototyping zur Produktion übergehen.

Neues Spezial-Kunstharz mit ESD-Eigenschaften

Formlabs bringt für seine Low-Force-Stereolithographie-Drucker ein ESD-(Electro Static Discharge)-Harz auf den Markt. Es ist das erste statisch ableitende Material des Unternehmens. Das Harz soll sich für ESD-sichere Teile eignen, die den Schutz von Gegenständen und Elektronik erfordern. Als kostengünstiges, robustes, hochwertiges Material in der SLA-3D-Druckindustrie biete ESD-Resin die Möglichkeit, neue 3D-Druckanwendungen in der Elektronik-, der Automobil- und der Luftfahrtindustrie zu erschließen.

Neues Photopolymer für Anwendungen unter der Motorhaube

3D Systems bringt für seine Digital-Light-Processing-(DLP)-Technologie den Werkstoff Figure 4 Rigid 140C Black auf den Markt. Das zweikomponentige Epoxid-/Acrylat-Photopolymer wird mit einem patentierten Füllstoff hergestellt und soll eine Zähigkeit bieten, die mit der von spritzgegossenen Polybutylen-Glasfasern (PBT GF) vergleichbar ist. Laut 3D Systems hat das neue Photopolymer eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur von 124 Grad Celsius bei 1,82 Megapascal, was den Werkstoff attraktiv für Anwendungen unter der Motorhaube und im Innenraum von Kraftfahrzeugen macht, darunter Endverbraucher-Clips, Abdeckungen, Steckverbinder, Gehäuse und Verschlüsse, elektrische Verriegelungen und Steckverbinder für Leiterplatten.

Figure 4 Rigid 140C Black wurde auf das Äquivalent von acht Jahren Einsatz in Innenumgebungen und eineinhalb Jahren in Außenumgebungen gemäß ASTM D4329 und ASTM G194 getestet. Bei der dreistündigen thermischen Nachhärtung bei 135 Grad Celsius müssen die Teile nicht in Salz verpackt werden und die Aushärtungszeit soll sich um circa 75 Prozent verkürzen.

Arburg qualifiziert medizinisches PEEK-Material für das AKF-Verfahren

Arburg hat einen weiterentwickelten Hochtemperatur-Freeformer vorgestellt. Der Bauraum des Freeformer 300-3X kann auf 200 Grad Celsius beheizt werden. Damit umfasst das Materialspektrum für das AKF-(Arburg Kunststoff Freiformen)-Verfahren auch Kunststoffgranulate auf Basis von Polyetherimid (PEI) wie medizinisch zugelassenes Ultem und das für die Luft- und Raumfahrt zugelassene Ultem 9085. Ein optimiertes Temperaturmanagement sorge für die erforderliche Kühlung des Systems, insbesondere der Achsantriebe, die den Bauteilträger hochpräzise auf 0,022 Millimeter genau in x-, y- und z-Richtung positionieren. Weiterhin kann das originale PEEK-Kunststoffgranulat „Vestakeep i2 G“ des Materialpartners Evonik verarbeitet werden. Es ist für dauerhaft implantierbare Medizinprodukte zugelassen. Laut Arburg lässt sich die Prozessqualität beim Freeformer zuverlässig dokumentieren, so dass jedes Bauteil eindeutig rückverfolgbar ist.

Neues PEEK-Filament für Implantate

Mit Vestakeep iC4800 3DF hat Evonik ein PEEK-Filament entwickelt, das die Osteointegration zwischen Knochen und Implantaten verbessern soll. Der neue Hochleistungskunststoff gehört zur Produktlinie Vestakeep Fusion und wurde für die Fused Filament Fabrication (FFF) Technologie entwickelt. Wie Evonik mitteilt, ist Vestakeep iC4800 3DF biokompatibel, biostabil. Es soll verbesserte osteokonduktive Eigenschaften besitzen, die zu einer schnelleren Knochenheilung führen. Die Osteokonduktivität wurde durch den Einsatz eines funktionellen Spezialadditivs – zweiphasiges Kalziumphosphat, kurz BCP (biphasic calcium phosphate) – erzeugt. Das BCP-Additiv sorge für eine schnellere Anhaftung von Knochenzellen am eingesetzten Implantat. Auf diese Weise werde die grenzflächige Fusion, die sogenannte Osteointegration, zwischen dem Knochen und dem Implantat positiv beeinflusst. Das PEEK-Filament wurde laut Evonik so designt, dass die funktionalen Additive ohne weitere Nachbearbeitungsschritte auf der Oberfläche des gedruckten Implantats verfügbar sind. Es ist mit einem Durchmesser von 1,75 mm in Naturfarbe auf 250 Gramm bzw. 500 Gramm Spulen erhältlich und kann in extrusionsbasierten 3D-Druckern für PEEK-Materialien eingesetzt werden.

Oerlikon AM stellt Hochentropie-Legierungspulver mit Duplex-Mikrostruktur vor

Oerlikon AM hat eine hochentropische Legierung mit einer nanoskaligen Duplex-Mikrostruktur für das Laserschmelzen vorgestellt. Nach Angaben des Werkstoffentwicklers und Fertigungsanbieters ist das Metallpulver so konzipiert, dass es die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von rostfreien Super-Duplex-Stählen (DSS) erreicht. Die neue Legierung ermögliche die additive Fertigung jener komplexer Geometrien, die mit Super-Duplex-Stahl bei konventioneller Fertigung nicht möglich sind. Auch glattere Oberflächen sind möglich, heißt es weiter. Darüber hinaus sollen die mit der neuen Legierung gedruckten Teile rissfrei sein, wenn ein Standard-Pulverbett-Laserstrahlschmelzverfahren ohne Vorwärmung der Grundplatte verwendet wird.

Konventionell gefertigte Bauteile aus rostfreiem Duplexstahl weisen eine anspruchsvolle Metallurgie auf und erfordern eine komplexe Nachbearbeitung wie Wärmebehandlung, um die Bildung unerwünschter oder schädlicher Phasen im Gefüge zu vermeiden. Außerdem sind sie anfällig für Versprödung bei erhöhten Temperaturen. Laut Oerlikon AM ist die neue 3D-Druck-Legierung weniger anfällig für Veränderungen infolge Hochtemperaturbetrieb und erfordert nur eine einstufige Wärmebehandlung.

Velo 3D qualifiziert neues Superlegierungspulver für Hochtemperaturanwendungen

Der 3D-Drucker-Hersteller Velo 3D, der sich auf die Metallfertigung spezialisiert hat, hat das nickelbasierte Superlegierungspulver Amperprint 0233 Haynes 282 für den Einsatz in seiner Sapphire-Druckerfamilie qualifiziert. Das Pulver wurde von Höganäs AB unter Lizenz von Haynes International hergestellt und zeichnet sich laut Drucker-Hersteller durch seine hohe Kriechfestigkeit, thermische Stabilität, Schweißbarkeit und Verarbeitbarkeit aus. Das Material ist nach Angaben von Velo 3D ideal für strukturelle Hochtemperaturanwendungen, wie sie bei der Energiegewinnung, Gasturbinen und Trägerraketen erfordert werden. Velo 3D ermöglicht seinen Kunden nach eigenen Angaben durch die End-to-End-Lösung die Herstellung von Teilen mittels Laserschmelzen für den Einsatz in der Luftfahrt, Energie, Öl und Gas, Raumfahrt sowie anderen Hochleistungsanwendungen.

Desktop Metal qualifiziert D2-Werkzeugstahl für die BMD-Technologie

Desktop Metal hat die Verwendung von D2-Stahl für seinen 3D-Drucker Studio System 2 bekannt gegeben. Diese additive Fertigungsplattform beruht auf der Bound Metal Deposition (BMD)-Technologie und dient zum Herstellen von Hochleistungsmetallteilen. D2-Stahl ist ein kohlenstoffreicher, hochchromhaltiger, lufthärtender Werkzeugstahl, der sich durch seine hohe Härte und Druckfestigkeit nach der Wärmebehandlung auszeichnet. Dieser Werkzeugstahl bietet außerdem eine extrem hohe Verschleißfestigkeit, Dimensionsstabilität und Korrosionsbeständigkeit im gehärteten Zustand. D2 wird für eine Vielzahl von Kaltarbeitswerkzeugen verwendet, die eine Kombination aus Verschleißfestigkeit und mäßiger Zähigkeit erfordern, wie zum Beispiel Präge- und Kalibrierwerkzeuge, Stanz- und Umformwerkzeuge, Scherschneidwerkzeuge, Lehren, Polierwerkzeuge und andere Verschleißteile.

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