Materialentwicklung für die additive Fertigung

Das IWK hat zwei neue Materialien für die 3D-Druck-Technologie Fused Deposition Modeling entwickelt und über die eigens gegründete Firma CREAMELT® auf den Markt gebracht.

Showcase (reales Anwendungsbeispiel)

Das IWK ist seit einigen Jahren in der Materialentwicklung und Filamentextrusion für den 3D-Drucker aktiv. Werkstoffe mit alternativen mechanischen und optischen Eigenschaften sollen 3D-Druck-Anwendungen erweitern.

3D-Drucker auf Basis der Fused Filament Fabrication Technologie (FFF oder FDM) haben sich in der Industrie wie auch im privaten Bereich stark verbreitet. Einfache 3D-Drucker für den Heimanwender auf Basis der Fused Deposition Molding Technologie (FDM) sind bereits für unter Tausend Schweizer Franken erhältlich. Über einen Druckkopf wird ein Kunststoffdraht (Filament) aufgeschmolzen und schichtweise auf der Bauplattform nach Vorgabe eines 3D-CAD-Modells abgelegt. In wenigen Minuten oder Stunden können so die komplexesten Bauteile hergestellt werden. Dabei können verschiedene Thermoplaste als Baumaterial eingesetzt werden.

Das IWK entwickelt neue Materialien für die additive Fertigung und erprobt deren Verarbeitungsparameter und Bauteileigenschaften. Hierzu deckt das IWK die ganze Prozesskette von der Filamentherstellung über die Bauteilgestaltung und das eigentliche 3D-Drucken bis hin zur anschliessenden Bauteilprüfung im eigenen Hause ab. Dies ermöglicht eine vollumfängliche Materialentwicklung von Filamenten für 3D-Drucker. Hierzu gehört auch die ausgiebige Prüfung der Drucktauglichkeit und der mechanischen Eigenschaften.

Das IWK verfügt über eine...

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Das IWK ist seit einigen Jahren in der Materialentwicklung und Filamentextrusion für den 3D-Drucker aktiv. Werkstoffe mit alternativen mechanischen und optischen Eigenschaften sollen 3D-Druck-Anwendungen erweitern.

3D-Drucker auf Basis der Fused Filament Fabrication Technologie (FFF oder FDM) haben sich in der Industrie wie auch im privaten Bereich stark verbreitet. Einfache 3D-Drucker für den Heimanwender auf Basis der Fused Deposition Molding Technologie (FDM) sind bereits für unter Tausend Schweizer Franken erhältlich. Über einen Druckkopf wird ein Kunststoffdraht (Filament) aufgeschmolzen und schichtweise auf der Bauplattform nach Vorgabe eines 3D-CAD-Modells abgelegt. In wenigen Minuten oder Stunden können so die komplexesten Bauteile hergestellt werden. Dabei können verschiedene Thermoplaste als Baumaterial eingesetzt werden.

Das IWK entwickelt neue Materialien für die additive Fertigung und erprobt deren Verarbeitungsparameter und Bauteileigenschaften. Hierzu deckt das IWK die ganze Prozesskette von der Filamentherstellung über die Bauteilgestaltung und das eigentliche 3D-Drucken bis hin zur anschliessenden Bauteilprüfung im eigenen Hause ab. Dies ermöglicht eine vollumfängliche Materialentwicklung von Filamenten für 3D-Drucker. Hierzu gehört auch die ausgiebige Prüfung der Drucktauglichkeit und der mechanischen Eigenschaften.

Das IWK verfügt über eine variable Filament-Extrusionslinie, worauf hochwertige Filamente hergestellt werden können. Je nach Material und Durchmesser der Filamente, können verschiedene, eigens dafür konstruierte Düsentypen verwendet werden. Die Masshaltigkeit der Filamente wird mit zwei Raupenabzügen und einem temperierten Wasserbad sichergestellt. Über zwei Filamentwickler werden die produzierten Filamente direkt auf Spulen aufgerollt und konfektioniert. Zur Qualitätssicherung und Erarbeitung der Verarbeitungsparameter stehen mehrere 3D-Drucker in einem Testlabor zur Verfügung. Mit dem Doppelschneckenextruder können auch spezielle Kunststoffrezepturen vorgängig gemischt werden.

Am IWK wurden bereits zwei Materialien entwickelt und werden nun über die eigens dafür gegründete Firma CREAMELT® (www.creamelt.com) vertrieben. Zum einen wird das CREAMELT® PLA-HI angeboten, ein biobasiertes Material, dass sich durch eine hohe Schlagresistenz und eine hervorragende Druckqualität auszeichnet. Eine weitere Filament-Materialentwicklung ist das CREAMELT® TPU-R, welches elastische Eigenschaften aufweist. Das Filament ist aus 100 % Recycling-Material aus alten Skischuhen, welches auf thermoplastischem Polyurethan (TPU) basiert.

Firmen die Interesse haben eigene Materialien auf ihre Drucktauglichkeit zu testen oder Materialien zu entwickeln, sind herzlich eingeladen mit uns zusammen zu arbeiten.



Dienstleistungsgruppen

Forschung und Entwicklung
    Materialentwicklung

Anwendungsfeld

Kunststoffverarbeitung

Kunde

CREAMELT

Industrie

Kunststoffindustrie

Verwendete Technologien

Compoundieren
Extrudieren (Strangpressen)

Verwendete Materialien

Plastic / TPU

Anbieter, welcher diesen Showcase ermöglicht hat

IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung

IWK – die Verbindung von Wissenschaft und Praxis für innovative Lösungen mit modernen Werkstoffen, Produktionsprozessen und Multimaterialtechnologie

Ihre Kontaktperson bei IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung

Kontaktieren Sie:

Prof. Daniel Schwendemann
Forschung und Entwicklung
Kompetenzbereich: Fachbereich Compoundierung und Extrusion

Foto von Prof. Daniel Schwendemann

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