Produktion neu definiert

Dosier- und Mischsysteme für 3D-Flüssigdruckverfahren

Carbon®, eines der weltweit führenden Unternehmen für die digitale Fertigung, hat es geschafft, den 3D-Druck für die Serienproduktion zu etablieren. Über die von Carbon® entwickelte Digital Manufacturing Platform können mit Hilfe der Digital Light Synthesis™ (DLS™) Technologie Sportartikel, Automobilkomponenten oder Zahnimplantate hergestellt werden. Mit dem Erfolg der additiven Fertigung wächst auch der Bedarf an präzisen Dosierlösungen, die hinsichtlich Qualität und Kosten skalierbar sind.

Eine gute Dämpfung, eine hohe Flexibilität oder ein individuelles Design – im Sport sind heute Produkte gefragt, die speziell auf die Athleten zugeschnitten sind und sie beim Ausüben ihrer Sportart bestmöglich unterstützen. Diese Eigenschaften lassen sich mit gängigen Produktionsverfahren nicht erzielen. Aus diesem Grund spielt der 3D-Druck nicht nur in dieser, sondern auch in anderen Branchen eine immer größere  Rolle bei der Entwicklung von Produktinnovationen. In der Medizinbranche werden mit Hilfe des 3D-Drucks individuelle und langlebige Zahnimplantate hergestellt. Die Automobilbranche produziert zunehmend Bauteile per 3D-Druck in Serienfertigung. Zum Beispiel werden komplexe Baugruppen durch ein gedrucktes Bauteil ersetzt oder besondere Designs für das Interieur umgesetzt. Den 3D-Druck gibt es schon seit drei Jahrzehnten. Ursprünglich wurde das Verfahren entwickelt, um kostengünstig Prototypen herzustellen. Erst seit kurzem ist eine qualitativ hochwertige und zugleich wirtschaftliche Serienfertigung möglich. Diese bietet die Digital Manufacturing Platform von Carbon®, einem US-amerikanischen Unter- nehmen mit Sitz im Silicon Valley. Zum Einsatz kommen dabei patentierte „dual-cure“ Materialien, wodurch das Endprodukt später vergleichbare Eigenschaften wie Spritzgussteile aus Thermokunststoffen aufweist.

Die DLS™ Technologie

Die Basis der sogenannten Digital Light Synthesis™ (DLS™) Technologie von Carbon® ist die schichtenlose CLIP-Technologie, die aus 3D-Modellen physische Objekte erstellt. Bei der Photopolymerisation werden Licht und Sauerstoff genutzt, um die Teile zu produzieren. Durch ein sauerstoffdurchlässiges Fenster wird Licht in ein Materialreservoir projiziert. Das Reservoir ist mit ultraviolett (UV) aushärtendem Harz gefüllt. Es wird eine UV-Bildsequenz projiziert, das Teil verfestigt sich und die Bauplattform steigt an. Mit Hilfe dieser Technologie entstehen Teile mit einer 25- bis 100-fachen Geschwindigkeit im Vergleich zum herkömmlichen 3D-Druck. Ähnlich wie beim Spritzguss verfügen die Bauteile über konsistente Eigenschaften. Die patentierten „dual-cure“ Materialien von Carbon® verfügen über licht- und wärmeaktivierbare Eigenschaften. Daher ist ein präzises Dosieren und Mischen der zweikomponentigen Harze unerlässlich, um optimale Materialeigenschaften zu erzielen. Dies ist zwar in kleinem Maßstab relativ einfach, in der Serienfertigung jedoch eine größere Herausforderung, denn das jeweilige Material muss kontinuierlich und reproduzierbar zur Verfügung stehen.

Auf die Materialversorgung kommt es an

Diese simple wie auch gleichzeitig komplexe Aufgabe übernimmt dabei das Dosier- und Mischsystem eldomix von DOPAG. Es befüllt das Materialreservoir mit zweikomponentigem Material auf Basis von Polyurethan, Silikon, Epoxid oder Acrylharz. Dies kann manuell oder automatisiert erfolgen. Die eldomix arbeitet mit Zahnrad-Dosierpumpen, welche von Drehstrom-Asynchronmotoren angetrieben werden und dadurch für eine hohe Genauigkeit bei der Dosierung sorgen. Verbaut ist zudem ein statisch-dynamisches Mischsystem. Das Ventil verfügt über eine getrennte Materialzuführung. Dadurch dosiert und mischt die eldomix die anspruchsvollen, individuellen Materialien präzise und mit gleichbleibend hoher Qualität. Denn nur so kann ein optimales Endergebnis erzielt und ein stabiles Bauteil produziert werden. Die Serienfertigung ist nur dank einer hohen Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit möglich.

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