Neue Materialien im 3D-Druck: von fortschrittlichen Polymeren bis hin zu Metallen

Die 3D-Druck hat sich in den letzten Jahrzehnten rasch weiterentwickelt, von einer Technologie, die auf bestimmte Grundkunststoffe beschränkt war, zu einem hochentwickelten Materialökosystem. Heute ist es möglich, Teile mit überraschenden mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften herzustellen, wodurch die Anwendungsmöglichkeiten in Sektoren wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Medizin und der Fertigung erweitert werden.  

In diesem Artikel beleuchten wir die innovativsten Materialien für den 3D-Druck, von Hochleistungs-Kunststoffen bis hin zu hochfesten Metallen. 

Fortschrittliche Polymere: jenseits von PLA und ABS

Das PLA und das ABS sind seit Jahren die vorherrschenden Materialien im 3D-Druck aufgrund ihrer einfachen Handhabung und des relativ niedrigen Kosten. Allerdings haben die Anforderungen der Industrie die Entwicklung viel fortschrittlicherer Polymere vorangetrieben: 

• PEEK (Polyetheretherketon): Es ein Hochleistungspolymer, das sich durch seine mechanische und thermische Beständigkeit auszeichnet und Temperaturen bis zu 250°C aushält. Es wird in medizinischen Anwendungen, der Luft- und Raumfahrt sowie in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt.
• Ultem (PEI – Polyetherimid): Ein weiteres Material mit hervorragender thermischer und chemischer Beständigkeit, das sehr häufig bei der Herstellung von Flugzeugkomponenten und medizinischen Geräten verwendet wird.
• Nylon mit Kohlenstofffaser: Dieser Verbundwerkstoff verbessert die Festigkeit und Steifigkeit der gedruckten Teile erheblich und macht sie für strukturelle Anwendungen in der Automobil- und Fertigungsindustrie geeignet. 

Diese Polymere bieten eine Kombination aus Leichtigkeit, Festigkeit und thermischer Stabilität, wodurch sie sich als ideale Materialien für die Herstellung von funktionalen Teilen in anspruchsvollen Umgebungen innerhalb der 3D-Druck-Services erweisen. 

Photopolymerharze: Präzision und überlegene Oberflächenbehandlung

Die 3D-Drucker, die SLA-Technologie (Stereo-Lithographie) oder DLP (digitale Lichtverarbeitung) verwenden, nutzen Photopolymerharze, die durch Bestrahlung mit UV-Licht ausgehärtet werden. Zu den fortschrittlichsten Harzen zählen: 

• Biokompatible Harze: Diese werden in der Zahnheilkunde und für medizinische Prothesen eingesetzt; damit lassen sich temporäre Implantate, chirurgische Führungsschablonen und Zahnmodelle mit hoher Präzision fertigen.
• Flexible und elastomere Harze: Ideal zur Herstellung von Teilen mit Eigenschaften, die denen von Silikon ähneln, verwendet werden sie für Schutzkomponenten und medizinische Geräte.
• Hochtemperaturharze: Sie widerstehen extremen Temperaturen und werden für die Herstellung von Formen und Komponenten verwendet, die hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind. 

Der Hauptvorteil dieser Harze ist ihre Fähigkeit, Teile mit extrem feinen Details und glatten Oberflächen herzustellen, was sie für das Rapid Prototyping sehr wertvoll macht.  

Metalle im 3D-Druck: Festigkeit und Präzision für industrielle Anwendungen

Die 3D-Druck in Metall ermöglicht die Produktion komplexer Teile, die mit herkömmlichen Verfahren früher nicht herstellbar waren. Zu den am häufigsten verwendeten Metallen gehören: 

• Titan: Mit einer außergewöhnlichen Festigkeit-zu-Gewicht-Beziehung und hoher Biokompatibilität wird er in der Luft- und Raumfahrt sowie in medizinischen Implantaten weit verbreitet eingesetzt.
• Edelstahl: Seine hohe mechanische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit machen ihn ideal für Anwendungen in der Automobil-, Lebensmittel- und Werkzeugindustrie.
• Aluminium: Leicht und widerstandsfähig, wird es für die Herstellung von Strukturkomponenten in der Luftfahrt und im Automobilbau verwendet.
• Nickelbasis-Superlegierungen (Inconel): In der Lage, extremen Temperaturen standzuhalten, werden sie in Flugzeugturbinen und in der Energieindustrie eingesetzt. 

Die Technologie der selektives Lasersintern (SLS) y Laser-Sintern (SLM) haben es ermöglicht, die additive Fertigung in Metall, die Herstellung von hochdetaillierten Teilen mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften ermöglicht. 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Fortschritte in 3D-Druck-Materialien das Potenzial dieser Technologie enorm erweitert haben und die Herstellung funktionaler Teile für eine breite Palette von Sektoren ermöglichen. Von Hochleistungspolymeren bis hin zu Ingenieurmetallen wächst die Vielfalt der verfügbaren Materialien stetig und treibt Innovation und die Adoption der additiven Fertigung in der Industrie voran. Mit der Entwicklung neuer Formulierungen und Materialkombinationen wird der 3D-Druck in den kommenden Jahren die Produktionsprozesse weiterhin neu definieren.  

In Proto&Go! sind wir auf die Technologie des 3D-Drucks Multi Jet Fusion (MJF) von HP spezialisiert, die für industrielle Anwendungen entwickelt wurde. Diese Technik ermöglicht die Fertigung von Teilen aus verschiedenen technischen Kunststoffen für den 3D-Druck, wie Polyamid PA12, einem steifen und widerstandsfähigen Material, oder TPA, einem robusten und flexiblen Material.     

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