Kunststoffpulver für den 3D-Druck

Kunststoffpulver für den 3D-Druck

Wie bereits in unserem letzten Blogbeitrag „3D-Drucken mit Kunststoff-Materialien“ erklärt, gibt es verschiedene Formen von Kunststoffmaterilaien für den 3D-Druck. In diesem Beitrag möchten wir uns speziell mit den Pulvermaterialien aus Kunststoff für die additive Fertigung auseinandersetzen. Pulvermaterialien wurden als erstes von Carl Deckard benutzt, als er die Selective Laser Sintering (SLS) 3D-Drucktechnologie entwickelte. Nun ist Pulver als Material besonders in der industriellen additiven Fertigung äußerst beliebt.

Kunststoffpulver für den 3D-Druck Bauteilbeispiele
3D gedruckte Bauteile aus Nylon

Vorteile von Pulver als Materialform

Kunststoffpulver für den 3D-Druck Entfernung von Pulverrückständen
Entfernung von Pulverrückständen von einem 3D gedruckten Bauteil

Pulver ist im Vergleich zu den anderen Materialformen sehr vielseitig. Zum einen bietet Pulver eine große Auswahl an verwendbaren Materialien wie Kunststoff, Metall, Keramik, Gips oder Sand. Zum anderen bietet die Pulverform auch mehrere Verarbeitungsmöglichkeiten. So kann der SLS 3D-Druck genutzt werden, wobei das Pulver durch einen Hochleistungslaserstrahl miteinander verschmolzen wird. Des Weiteren könnte das Pulver auch mit UV-Licht, eines Bindemittels sowie Infrarot-Licht verbunden werden. Insgesamt bietet die Pulverform dem Anwender viele Freiheiten für perfekte Ergebnisse. 

Weitere Vorteile sind die hohe Präzision der Druckergebnisse, die hohe Designfreiheit, die breite Geometrievielfalt und die hohe Belastbarkeit des 3D-Drucks. Zudem werden durch die SLS-Technologie keine Stützstrukturen benötigt. Es können sowohl farbige 3D-Drucke erstellt als auch Hochleistungskunststoffe verwendet werden. Zuletzt sind auch unterschiedliche Oberflächenbehandlungen möglich, worüber der Anwender individuell entscheiden kann. 

3D-Druckvorgang mit Kunststoffpulvermaterial

Kunststoffpulver für den 3D-Druck Formlabs Fuse 1 und Fuse Sift
Anwendungsgebiete aus dem Alltag

Teile aus Kunststoffpulver können mit 3D-Druckern, welche die Selective Laser Sintering Technologie verwenden, produziert werden. Zum Beispiel eignet sich hierfür der Formlabs Fuse 1 3D-Drucker ideal. Der Formlabs Fuse 1 ist ein erschwinglicher 3D-Drucker mit hochqualitativen 3D-Drucken auf Industrieniveau. Mit dem Verfahren des Selective Laser Sintering können Pulvermaterialien wie beispielsweise Nylon gedruckt werden.

Im ersten Schritt müssen die Daten des gewünschten Teils vor dem 3D-Druck verarbeitet werden. Dazu werden die Fertigungsparameter festgelegt, das Teil richtig ausgerichtet und geslicst.

Als nächstes kann der 3D-Druck beginnen. Dabei wird beim Pulvermaterial gleichmäßig eine dünne Schicht Pulver auf der Grundplatte aufgetragen. Schließlich wird das Pulver durch einen Laser aufgeschmolzen und verbindet sich. Ist das Pulver erstarrt, so weist das Bauteil eine hohe Festigkeit auf. Nach einer Schicht wird die Druckplatte um die hinzugefügte Schicht wieder abgesenkt und es wird erneut Pulver für eine Schicht auf der Druckplatte verteilt. Dies geht so lange so weiter, bis sämtliche Schichten gedruckt sind. Dabei beträgt die herkömmliche Schichtstärke je nach Material 15 bis 500 µm.

Zuletzt kommt es zur Nachbearbeitung des Bauteils. Dabei wird das Bauteil nach dem Auskühlen zunächst von überflüssigem Pulver befreit. Dieses überschüssige Pulver kann nun recycelt und im Formlabs Fuse 1 wiederverwendet werden. Letztendlich kann das Teil weiter nachbearbeitet oder direkt eingesetzt werden. Weitere Nacharbeitsmöglichkeiten wären das Schleifen, Fräsen oder Lackieren.

Formlabs hat zu dem 3D-Drucker Formlabs Fuse 1 auch ein spezielles Nachbearbeitungssystem, den Formlabs Fuse Sift entwickelt. Im Fuse Sift können die Bauteile von überschüssigem Pulver befreit werden, ohne dass das Pulver den Arbeitsplatz verschmutzt. Das überschüssige Pulver wird im Fuse Sift gesammelt und kann wiederverwendet werden.

Zusätzlich zur Nachbearbeitung können die Teile noch veredelt werden. Dazu könnte man eine Oberflächenbehandlung mit Hilfe von Vapor Smoothing, Expoidharz Beschichtung, Polieren, Einfärben, Lackieren, Galvanisieren oder Straheln durchführen, um das optimale Bauteil zu erzielen.

Anwendungsgebiete von Kunststoffpulvermaterial

Die additive Fertigung mittels Pulvermaterial wird in unterschiedlichen Branchen wie dem Maschinen- und Anlagenbau, der Industrie und der Medizin verwendet. Typische Anwendungen für Teile aus Kunststoffpulver sind Prototypen, Funktionsmodelle, Werkzeuge und Ersatzteile. 

Wie einer unserer Kunden in der Formlabs Case Study „NEO3D stellt maßgeschneiderte Orthopädieprodukte mit 3D-Scan und 3D-Druck her“ bewiesen hat, kann Kunststoffpulver auch ideal für die Produktion von medizinischen Produkten wie Prothesen und Orthesen genutzt werden. 

Lese unsere Case Study „NEO3D stellt maßgeschneiderte Orthopädieprodukte mit 3D-Scan und 3D-Druck her“ und verschaffe dir einen Eindruck darüber, wie der Arbeitsablauf mit dem Formlabs Fuse 1 in der Unternehmenspraxis aussieht.

Kunststoffpulver für den 3D-Druck Entfernung Pulverrückstände im Formlabs Fuse Sift
Entfernung von Pulverrückständen im Formlabs Fuse Sift
Entfernung von Pulverrückständen von einem 3D gedruckten Bauteil im Formlabs Fuse Sift

Kunststoffmaterialien von Formlabs

Kunststoffpulvermaterialien sind besonders in der Industrie sehr beliebt, da sich das Material ähnlich wie Materialien aus traditionellen Fertigungsmethoden verhält. Das Pulvermaterial Nylon von Formlabs ist stehts verfügbar und preiswert. Zudem bietet Nylon eine hohe Gestaltungsfreiheit bei den 3D-Drucken. Formlabs bietet folgende drei Pulermaterialien aus Polyamid (PA) für den Formlabs Fuse 1 an:

1. Nylon 11

Bauteile aus Nylon 11
3D gedruckte Bauteile aus Nylon 11

Formlabs Nylon 11 Pulver ist ein besonders leistungsstarkes Material von Formlabs, welches sich für funktionales Prototyping und die Kleinserienproduktion auf dem Formlabs Fuse 1 3D-Drucker eignet. Verglichen mit Nylon 12 Pulver ist Nylon 11 flexibler, weniger spröde und besser für den Druck von dünnen Wänden geeignet, womit hochdehnbare und robuste Teile in 3D ideal umgesetzt werden können.

2. Nylon 12

Kunststoffpulver für den 3D-Druck Bauteile aus Nylon 12
3D gedruckte Bauteile aus Nylon 12

Formlabs Nylon 12 Pulver beeindruckt vor allem mit seinen stabilen und äußerst präzisen Teilen. Vor allem kommt Formlabs Nylon 12 Pulver durch seine hohe Leistungsfähigkeit im Prototyping sowie bei der Produktion von festen und widerstandsfähigen Enderzeugnissen zum Einsatz.

3. Nylon 12 GF

Kunststoffpulver für den 3D-Druck Bauteile aus Nylon 12 GF
3D gedruckte Bauteile aus Nylon 12 GF

Durch die Glasfüllung ist Formlabs Nylon 12 GF Pulver sehr steif und hitzebeständig. Durch diese Materialeigenschaften eignet sich Nylon 12 GF besonders für anspruchsvolle Anwendungen in der Fertigungsumgebung.

Nachhaltiger 3D-Druck durch Recycling

Display Nachbearbeitungsstation Formlabs Fuse Sift

Auch die 3D-Drucker Hersteller legen immer mehr Wert auf den Aspekt Recycling. Deshalb hat Formlabs beim geschlossenen Nachbearbeitungssystem Formlabs Fuse Sift für den Formlabs Fuse 1 3D-Drucker eine spezielle Funktion zur Pulverrückgewinnung integriert. Dies spart nicht nur Materialkosten, sondern erzeugt zugleich weniger Schmutz am Arbeitsplatz und Abfall.

Beim Fuse Sift können bis zu 70 % des im vorangegangenen Druckvorgang verwendeten Nylonpulver wiederverwendet werden. Dabei vermischt der Fuse Sift gebrauchtes und neues Pulver automatisch.

Weitere 3D-Drucker von 3D-MODEL

Neben dem Formlabs Fuse 1 SLS 3D-Drucker hat 3D-MODEL noch weitere 3D-Drucker von Formlabs im Sortiment. Diese arbeiten mit der SLA-Technologie und sind die Folgenden: Formlabs Form 3+Formlabs Form 3LFormlabs Form 3B+ und Formlabs Form 3BL

Außerdem befinden sich 3D-Drucker von Markforged und 3DCERAM im Produktportfolio von 3D-MODEL. Im 3D-Scan Bereich bietet 3D-MODEL 3D-Scanners des Herstellers Artec 3D an.

Du möchtest weitere Informationen zum 3D-Druck mit Kunststoffpulver erhalten oder hast Fragen zu den Einsatzmöglichkeiten in deinem Unternehmen? Dann kontaktiere uns gerne, wir beraten dich kostenlos und freuen uns auf deine Anfrage! 

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