3D-Druck auf dem Weg zur Massenfertigung

Der 3D-Druck bietet einzigartige Möglichkeiten, um dreidimensionale, oft komplex geformte Teile in einem Schritt herzustellen. Während bisher vorwiegend Prototypen und Musterteile in kleinen Zahlen gefertigt wurden, wächst in vielen Branchen das Interesse an einer industriellen Massenfertigung.

Das im Silicon Valley ansässige Unternehmen Carbon entwickelte dazu die „Digital-Light-Synthesis“ („DLS“) Technologie, mit der sich die Herstellung von Teilen gegenüber bisherigen Verfahren bis zum Hundertfachen beschleunigen lässt. Nach Jahren der Forschung hat Carbon auch ein neuartiges flüssiges Polyurethanharz entwickelt, das für die Herstellung von Teilen geeignet ist.

Covestro ist ein wichtiger Partner beim Scale-up und für die Großserienfertigung dieses Materials. Das Unternehmen investierte einen beachtlichen Betrag, um das Harz in handelsüblichen Mengen herstellen zu können. Das Resultat der Zusammenarbeit stellt die Serientauglichkeit von Verfahren und Material unter Beweis und ist ein aktueller Erfolg der Partnerschaft.

„Unsere Herausforderung bei der Skalierung der additiven Fertigung bis zur Serienfertigung liegt in der Bereitstellung geeigneter Materialien in entsprechender Qualität und Quantität“, erläutert Patrick Rosso, globaler Leiter für additive Fertigung bei Covestro. „Durch gezielte Kooperationen mit Firmen wie Carbon verschieben wir bisherige Maßstabsgrenzen und unterstützen verschiedene Branchen entlang der Wertschöpfungskette auf dem Weg zur digitalen Massenfertigung.“

Covestro erforscht zurzeit Werkstoffe, um eine noch größere Bandbreite industrieller Anwendungen zu ermöglichen. Dazu baut das Unternehmen an den Standorten Leverkusen, Pittsburgh und Shanghai eigene Labore für den 3D-Druck aus und entwickelt und testet dort gemeinsam mit Kunden Materiallösungen für die additive Fertigung im Serieneinsatz.

Die von Carbon entwickelte „DLS“ Technologie wird nun erstmals in großem Maßstab eingesetzt. Ähnlich wie bei der Stereolithografie entsteht das Werkstück dabei in einer Wanne mit flüssigem Kunststoffharz, das mittels UV-Strahlung ausgehärtet wird.

Bei der von Carbon entwickelten „DLS“ Technologie wird von unten Sauerstoff zugeführt, der der Aushärtung entgegenwirkt und eine „Liquid Dead Zone“ erzeugt. Dazu besteht der Boden des Gefäßes aus einer licht- und luftdurchlässigen Membran, die ähnlich wie eine Kontaktlinse aufgebaut ist. Aus dieser Zone wird das gedruckte Objekt kontinuierlich herausgezogen, ohne dass sich einzelne Schichten ausbilden.

Die Herstellung mittels „DLS“ Technologie ist bis zu 100-mal schneller als die Stereolithografie –eine weitere wichtige Voraussetzung für die industrielle Massenproduktion. Dabei wird ein geschütztes Verfahren mit der zugehörigen Hard- und Software sowie mit einem speziellen Material kombiniert. Es verleiht den fertigen Teilen die gewünschten technischen und mechanischen Eigenschaften.