Dies macht den industriellen 3D-Druck billiger

Die meisten Menschen sind bereits auf die eine oder andere Weise auf 3D-Druck gestoßen, aber es gibt immer noch den Mythos, dass alles auf einem 3D-Drucker gedruckt werden kann. Dies ist jedoch weit davon entfernt. Infolgedessen findet der 3D-Druck in den Produktionsketten großer Unternehmen keine breite Anwendung. Das technologische Hauptproblem des 3D-Drucks mit der FDM-Methode ist die Verwendung von ungefüllten Polymeren (Polylactit, Acrylnitril-Butadien-Styrol) als recycelbares Material, was den Umfang der mit dem FDM-Druck erhaltenen Produkte erheblich einschränkt.

Dieses Problem ist größtenteils auf die Tatsache zurückzuführen, dass für die Materialien von Polymerstäben (Filamenten) ziemlich "strenge" Anforderungen an die physikomechanischen Eigenschaften, die Schmelzviskosität - Verarbeitbarkeit, die thermophysikalischen Eigenschaften, die Haftung auf verschiedenen Oberflächen usw. bestehen. Somit ist das Filament für 3D -Printing ist ein vollwertiges Polymerprodukt. Die Herstellung dreidimensionaler Prototypen auf der Basis solcher Filamente mit funktionellen Eigenschaften ist jedoch äußerst schwierig, da hohe Parameter in Bezug auf mechanische, thermische, elektrische und andere Eigenschaften der Endprodukte erreicht werden müssen, die durch dreidimensionales Drucken nach dem FDM-Verfahren erhalten werden und gleichzeitig die technologischen Anforderungen an das Filament eingehalten werden. welches verwendet wird, um das Endprodukt herzustellen.

Mit anderen Worten, die Gewinnung eines „Filaments“ aus hochgefüllten Materialien (wärmeleitend, hochfest, chemisch beständig usw.) ist eine äußerst schwierige und in einigen Fällen völlig unmögliche Aufgabe. Wenn das „Filament“ empfangen wird, ist es nicht möglich, es auf normalen 3D-Druckern zu drucken.

Im Allgemeinen ist die Verwendung von Polymer-Verbundwerkstoffen im FDM-3D-Druck mit einer Reihe von Einschränkungen und Problemen verbunden:

• Die Entwicklung von Zusammensetzungen von Polymerzusammensetzungen zum Drucken nach dem FDM-Verfahren unter Berücksichtigung der Besonderheiten des Formens der funktionellen Produkte durch das Additivverfahren ist eine komplexe Forschungsaufgabe, bei der die Eigenschaften sowohl der erhaltenen Produkte als auch die Eigenschaften des Verbrauchsmaterials berücksichtigt werden müssen.
• Filamente mit hoher Sprödigkeit und geringer Leistung aus hochgefüllten Verbundwerkstoffen;
• geringe Haftung des Füllstoffs in der Polymermatrix unter bestimmten Belastungsbedingungen;
• Mangel an technologischen Fähigkeiten zum Drucken mit verstärkten Filamenten;
• Eine begrenzte Auswahl an 3D-Drucktechnologien, die gefüllte und hochgefüllte Polymermaterialien verarbeiten, die in Form von Granulat präsentiert werden.

Die Lösung für dieses Problem ist die Zurückweisung von Polymerstäben und die Verwendung von Granulaten und Pulvern, die häufig für das industrielle Spritzgießen verwendet werden, als Verbrauchsmaterial für den 3D-Druck.



Zu diesem Zweck wurde ein einzigartiger 3D-Drucker mit einem Schraubkolben-Extruder entwickelt, mit dem Sie Polymer-Verbundwerkstoffe mit geringem Durchfluss in den folgenden technologischen Fenstern verarbeiten können:

1. Die Viskosität der Schmelzen: 5 - 100 KPa × s;
2. Betriebstemperaturen: 25 - 450 ° C;
3. Temperatur einer Wärmekammer: 120 ° C.
3. Das Druckvolumen beträgt 350 × 350 × 350 mm;
4. Druckgeschwindigkeit bis zu 30 cm3 / min;
5. Positioniergenauigkeit von 0,05 mm.


Recycelbare Materialien:

• Thermoplaste und thermoplastische Elastomere: ABS-Copolymer, LDPE, PP, PVA, PETF, PMMA, PSt, 1,2-SPB, SBS, thermoplastische Polyolefinelastomere, thermoplastische Elastomere;
• Hochfeste technische Kunststoffe: Polyphenylsulfid, Polyetheretherketon, Polycarbonat, Fluoroplast;
• Biologisch abbaubare Polymere: Polylactide, Polyhydroxyalkanoate.

Als kurze Verstärkungsmittel für dreidimensionale Prototypen kann eine Vielzahl von Polymeren und anorganischen Fasern wirken:

• Monofilament: Glasfaser, Kohlenstoff, Viskose, Polyester; Polyamid-, Kupfer-, Nickel-, Aluminium- und Silberfasern;
• Hybridfasern: Metalltextil-, Metallglas- und Metallpolymerfasern;
• Biologisch abbaubare Fasern: Viskose-, Kollagen-, Hydrogel- und Polysaccharidfasern.

Die vorgestellte Technologie wird es ermöglichen, Produkte aus Verbundwerkstoffen mit einem breiten Anwendungsspektrum und nicht nur Prototypen, sondern bereits fertigen Funktionsprodukten herzustellen, was im Kontext wachsender Trends bei der Einführung von Verbundwerkstoffen in der Großindustrie und den Erwartungen des Marktes für additive Technologien relevant ist.



Im Vergleich zu 3D-Filamentdruckern bietet diese Technologie eine Reihe von Vorteilen:

• eine breite Palette recycelbarer Materialien - es gibt Möglichkeiten, solche Materialien zu verwenden, die bisher nur Anwendern der teuren SLS-Technologie (Selective Laser Sintering) zur Verfügung standen und die bisher im Prinzip für den 3D-Druck ungeeignet waren.
• 5-10-fache Reduzierung der Materialkosten;
• erhöhter Durchsatz des Extruders und infolgedessen hohe Druckgeschwindigkeit;
• Erhaltung der Anfangseigenschaften des Materials im Endprodukt;
• die Fähigkeit, direkt während des Druckens mit dem Befüllen des Materials zu experimentieren;
• die Fähigkeit, neue Materialien direkt in Form des Endprodukts zu testen.

Ähnliche Entwicklungen werden auf dem russischen Markt nicht dargestellt. Startups mit ähnlichen Entwicklungen erscheinen nur auf dem westlichen Markt, sind aber auch in Bezug auf Druckqualität, Preis und Funktionen minderwertig.


Bauer aus Polyamid-6 gedruckt

Warum ein solches Gerät verwenden, wenn Sie Material unter Druck auf eine Spritzgießmaschine gießen können? Die Antwort ist einfach: Ein 3D-Drucker benötigt keine zusätzliche Ausrüstung (Lithiumformen usw.), und der Preis für ein Produkt ist nur beim Drucken von 300.000 Stück vergleichbar. Mit anderen Worten, die Produktion in kleinem Maßstab ist 90% billiger und es sind keine zusätzlichen Kosten für das Umrüsten erforderlich, nur für Verbrauchsmaterialien.

Dementsprechend sind potenzielle Verbraucher Vertreter der Großindustrie in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, Hersteller von Haushalts- und technischen Produkten, einschließlich Elektronik, Forschungs- und Entwicklungszentren und Medizin. Auch im Konzept von Industrie 4.0 findet die Technologie ihre Anwendung für die kundenspezifische Kleinserienfertigung.