Konstruktionsfreiheit dank 3D-Druck mit Kunststoffen

Materialvielfalt: Technische Kunststoffe, Elastomere, Hightech-Polymere.

3D-Kunststoffdruck zeichnet sich durch flexible und gleichzeitig rapide Herstellung von volleinsatzfähigen Bauteilen aus verschiedenen Kunststoffen aus. Mit Hilfe von am PC erstellten CAD-Daten können in den Laserdruckmaschinen Werkstücke in nahezu völliger Design- und Konstruktionsfreiheit entstehen. Innenliegende bewegliche Teile sind ebenso möglich wie filigrane Strukturen oder sehr leichte Bauteile mit nur geringen Wandstärken. 3D-Druck mit Kunststoff ermöglicht es, situations- und anwendungsbedingt individuelle, passgenaue und belastbare Bauteile zu fertigen.

FKM hat sich auf das pulverbettbasierte 3D-Druck-Verfahren spezialisiert und bietet neben einem breit aufgestellten Maschinenpark 10 verschiedene Kunststoffe mit unterschiedlichen Materialeigenschaften an.

Außer diversen Druckaufgaben übernimmt FKM auch die spanende Nachbearbeitung des gedruckten Bauteils, veredelt die Oberfläche auf Wunsch und führt eine Qualitätssicherung im hauseigenen Prüfzentrum durch.

FKM Technikbroschüre

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So funktioniert der 3D-Kunststoffdruck

Der 3D-Kunststoffdruck basiert wie auch der 3D Metalldruck auf der werkzeuglosen Pulverbetttechnologie, bei der die Kunststoffe schichtweise aufgebaut werden. Gestützt werden die Bauteile im Laufe des Drucks durch geringstmögliche, vorher über CAD festgesetzte Strukturen und durch das Pulverbett selbst. Aus diesem Grund können auch komplizierte geometrische Formen hergestellt werden. Das gewählte Kunststoffpulver wird in sehr dünner Schicht auf eine absenkbare Bauplattform aufgebracht. Ein spezieller Laser verschmilzt nach CAD-Vorgaben punktgenau das Pulver. Anschließend wird die Bauplattform um eine Pulverschichtstärke nach unten gesenkt und eine neue Schicht des Pulvers aufgetragen. Diese Arbeitsschritte werden solange durchgeführt, bis das Objekt fertig gestellt ist. Anschließend kann das Objekt auf Wunsch nachbearbeitet und veredelt werden.

Galerie SLS 04 Bauteilreinigung durch Strahlen
Galerie TPU

Vorteile des 3D-Drucks mit Kunststoff

Der dreidimensionale Druck von Kunststoffbauteilen hat in mehrerer Hinsicht Vorteile gegenüber der klassischen abtragenden Herstellungsweise. Zum einen sind wesentlich komplexere Strukturen und sogar innenliegende bewegliche Teile oder Gitterstrukturen herstellbar, zum anderen mit deutlich weniger Materialeinsatz, denn unverschmolzenes Pulver wird gesammelt und kann für nächste Projekte verwendet werden. Die Bauteile, die beim Kunststoffdruck entstehen, sind voll belastbar und einsatzfähig. Der 3D-Druck ist die optimale Lösung, wenn Werkteile aus möglichst wenigen Einzelteilen bestehen und gleichzeitig so leicht wie möglich sein sollen. Gerade die Designfreiheit macht den 3D-Kunststoffdruck in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und dem Maschinen- und Anlagenbau äußerst beliebt. Auch in der Medizinbranche erlauben dreidimensional gedruckte Teile neue Möglichkeiten, um beispielsweise patientenspezifische Prothesen in Kürze und kostenoptimiert herstellen zu können. Ebenso nutzt eine Vielzahl weiterer Branchen die neuen Möglichkeiten und Vorteile der additiven Fertigung mit Kunststoff-3D-Druck.

Verfügbare Kunststoffe und Polymere

Beim 3D-Druck werden bei FKM aktuell zehn verschiedene Kunststoffe verwendet. Bauteile aus diesen Materialien besitzen unterschiedliche Eigenschaften, die sich für verschiedene Einsatzbereiche eignen. Soll ein Bauteil besonders temperaturbeständig sein, wird ein anderes Kunststoffpulver als Grundmaterial verwendet, als wenn die Biegeflexibilität im Vordergrund steht. Die Werkstoffe liegen sämtlich in Pulverform und einsatzbereit vor.

PA 12 natur / weiß / grau

Dieser Kunststoff ist bei FKM Sintertechnik in drei verschiedenen Farbvarianten (weiß, natur, grau) permanent vorrätig. Insbesondere wenn Bauteile chemikalienbeständig, langzeitstabil und biokompatibel realisiert werden sollen, eignet sich dieser Werkstoff. Gerade durch die individuellen Anfertigungsmöglichkeiten können mit PA 12 patientenspezifische Prothesen in kürzester Zeit gedruckt werden.

PA 12 mit Glas

Wie auch das PA 12 ist die Variante PA 12 mit Glas robust, weiterhin ist dieses glasgefüllte Feinpolyamid thermisch hoch belastbar und eignet sich daher im Motorbereich von Fahrzeugen und weiteren thermisch anspruchsvollen Einsatzgebieten.

PA 6

Bei FKM ist dieses Material in der Farbe Schwarz stets vorrätig. In einem Temperaturbereich von -30 °C bis 120 °C sind Bauteile aus diesem Werkstoff formstabil, mechanisch belastbar und ermüdungsresistent.

PEEK HP3

PEEK HP3 ist ein Hochleistungspolymer. Der Werkstoff ist teilkristallin und thermoplastisch. Bauteile aus diesem Material eignen sich für den Einsatz in Hochtemperaturbereichen bis zu 240 °C, sind sterilisierbar und biokompatibel, außerdem verschleißbeständig und chemikalienresistent.

PA 11

Bauteile, die flexibel und gleichzeitig chemisch beständig sein müssen, werden aus dem weißlichen PA 11-Pulver gedruckt. PA 11 besteht aus erneuerbaren Ressourcen und punktet neben den direkten Produkteigenschaften also auch mit einem positiven ökologischen Fußabdruck.

PA 12 mit Flammschutz

Dieses Polyamid 12 ist zusätzlich mit einem chemischen Flammschutzmittel angereichert. Das macht Bauteile aus diesem Werkstoff hervorragend für die Anwendung in der Luftfahrt sowie in der Elektrotechnik. Im Falle eines Brandes karbonisiert die Oberfläche und isoliert so das darunter liegende Material.

PA 12 mit Aluminium

Dieses Material wird auch als Alumide bezeichnet und ist ein Hybrid aus Metall und Kunststoff. Das aluminiumgefüllte Polyamid 12 hat ein metallisches Aussehen und zeichnet sich durch eine hohe Steifigkeit und einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit aus.

TPU

TPU ist ein thermoplastisches Elastomer, das auf Urethan basiert. Produkte aus diesem Material sind fest und gleichzeitig elastisch sowie abriebbeständig. TPU eignet sich hervorragend für Anwendungsbereiche, die abriebfestes und gummiähnliches Material wie bei Schuhen, Schläuchen, Dichtungen und ähnliches benötigen.

Anwendungsbereiche 3D gedruckter Kunststoff-Bauteile

Die Bereiche, in denen 3D gedruckte Kunststoffe zum Einsatz kommen können, sind mannigfaltig. Nicht mehr wegzudenken ist der 3D-Druck im Bereich des Rapid Prototyping. Bei Endbauteilen ist besonders dort, wo es individuell zugeschnittene Lösungen benötigt, der 3D-Kunststoffdruck hervorragend geeignet. Zu nennen sei die Medizintechnik. Patientenspezifische Orthesen und Prothesen entstehen mit diesen Verfahren material- und zeitschonend mit exakter Passform. Auch die Luft- und Raumfahrt, der Automotivbereich sowie der Maschinen- und Anlagenbau ist für die Verwendung gedruckter und voll einsatzfähiger Werkstücke prädestiniert. Überall dort, wo komplexe Bauteile ggf. sogar in Leichtbauweise projektspezifisch angefertigt werden, ist der 3D-Kunststoffdruck die beste Wahl.

verschiedene 3d-gedruckte Bauteile