3D-Druck - Kremer erstellt Prototypen aus elastischem Silikon-Druckmaterial

Im 3D-Druck werden dreidimensionale, mitunter mehrkomponentige Gegenstände schichtweise nach CAD-Datensätzen aufgebaut. Während des Aufbaus des Werkstücks finden physikalische oder chemische Härtungsprozesse statt. Typischerweise verarbeiten 3D-Drucker Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle, es gibt mittlerweile aber auch Carbon- und Graphitmaterialien, die den 3D-Druck von Teilen aus Kohlenstoff ermöglichen.

 

 

3D-Druck ist die wichtigste Methode der Rapid Prototyping Verfahren, des schnellen Prototypenbaus. Vor allem für die Fertigung von Prototypen oder Bauteilen, die nur in kleiner Stückzahl benötigt werden, hat sich der 3D-Druck bewährt: Das aufwändige Herstellen von Formen oder Werkzeugen entfällt, der 3D-Drucker erschafft das gewünschte Teil quasi aus dem Nichts.

Können Prototypen auch aus weichem, elastischem Material gedruckt werden?

Unsere Möglichkeiten vor allem in der Arbeit mit weichen Materialien haben wir nun nochmals erweitert. Die Drucker und Werkstoffe der Fa. Keyence setzen Maßstäbe hinsichtlich Geschwindigkeit, Materialeigenschaften und Preis-Leistungs-Verhältnis und stellen eine solide Grundlage dar, auf der wir Sie künftig in der Entwicklungsphase noch besser unterstützen können. Unser neuer 3D Drucker bietet folgende Möglichkeiten:

  • Erstellen von weichen Prototypen aus Silikon-ähnlichen Material in 35 Shore A oder  65 Shore A.
  • Prototypen als Funktionsmuster – Dichtigkeitsprüfungen möglich
  • hauchdünne Materialschichten von 15 µm für feine Details und Wanddicken bis zu 0,6 mm
  • glatte, nachträglich lackierfähige Oberflächen sind möglich
  • Prototypen mit äußerst geringer Wasseraufnahme (Wasserabsorption <0,4 %)
  • Teilegeometrien bis zu einer Länge und Breite eines DIN A4 Blattes und einer Höhe von maximal 200 mm
  • Silikonähnliche Beständigkeiten und Eigenschaften des Druckermaterials
  • Hitzebeständigkeiten wie bei Silikon:  65 Shore A Type bis 150 °C / 35 Shore A Type bis 200 °C

 

 

Wie schnell können gedruckte Prototypen geliefert werden?

Kremer hat den Anspruch, seinen Kunden immer die Rapid Prototyping Verfahren anbieten zu können, die Ihnen das meiste Einsparpotenzial in punkto Zeit und Kosten bescheren. Der 3D-Druck ist hierfür ideal: Lieferungen innerhalb von 24 Stunden sind mit dem Keyence-Drucker machbar.

Können auch Prototypen mit harten und weichen Materialien in einem Vorgang gedruckt werden?

Der 3D Druck mit PolyJet-Matrix-Technologie bietet uns die Möglichkeit, Ihnen bereits in der Planungs- und Projektierungsphase auf zeitsparende und kostengünstige Weise detailgetreue, komplexe, auch mehrkomponentige Prototypen ohne teure Werkzeuge anzufertigen. Hier ist eine Lieferzeit von mehreren Tagen als realistisch zu betrachten.

Den 3D-Daten werden digital Eigenschaftsprofile zugewiesen. Der Drucker bevorratet verschiedene Acrylatwerkstoffe sowie ein Stützmaterial. Damit können unterschiedlichste Shorehärten und Farben beliebig miteinander kombiniert und quasi digital gemischt und in einem Druckvorgang verarbeitet werden. Das Acrylatmaterial ist jedoch nicht so beanspruchbar wie die silikonähnlichen Materialien des Keyence-Druckverfahrens. Aufgrund der extrem dünnen Schichten von 0,016 mm bei einer Auflösung von 600 dpi stellt die PolyJet-Matrix-Technologie dennoch das derzeit genaueste RP-Verfahren dar.

Durch das frühzeitige Erkennen und Beheben von eventuellen konstruktiven Fehlern oder Schwachpunkten kann mittels generativen Fertigungsverfahren eine ausgereifte Ausgangsbasis für Serienteile hergestellt werden. Unnötige Kosten für nachträgliche Fehlerkorrekturen in herkömmlichen Werkzeugen werden vermieden.

Der 3D-Druck wird insbesondere eingesetzt, um erste Einbauversuche durchzuführen. Manchmal empfiehlt es sich auch, Bewegungen von Dichtungen im Vorfeld zu simulieren. Hierfür eignet sich der Werkstoff Acrylat. Allerdings ist Acrylat nicht geeignet für serienmäßige Anwendungen.

Bestellen Sie erst nach Prüfung eines im günstigen 3D-Druck gefertigten Prototyps die Herstellung von Serienwerkzeugen und daraus gefertigten Erstmustern. Sie gewinnen nicht nur eine hohe Flexibilität in der Konstruktions- und Entwicklungsphase, sondern können auch die Eigenschaften Ihres Produkts auf vielerlei Merkmale optimieren.

Weitere 3D-Druck-Verfahren

3D-Druck ist nur ein Oberbegriff für unterschiedliche Verfahren, die jedoch nach ähnlichem Prinzip funktionieren. Allen gemein ist der schichtweise Aufbau des Werkstücks aus formneutralen oder formlosen Werkstoffen auf Basis dreidimensionaler CAD-Konstruktionsdaten. Hier sind vor allem das Selektive Lasersintern (SLS) und die Stereolithografie (STL oder SLA) zu nennen. Sie kommen je nach kundenspezifischen Vorgaben an einen Prototyp zum Einsatz, die Bandbreite der nutzbaren Werkstoffe ist enorm breit und vielseitig.

Dank langjähriger Erfahrung und Kompetenz im Rapid Prototyping ist Kremer dazu in der Lage, Entwicklungszeiten – die „Time to Market“ – auf ein Minimum von Wochen bis Tagesfrist zu verkürzen.

Selektives Lasersintern

Das Selektive Lasersintern (SLS) ist ein Verfahren, um räumliche Strukturen durch Sintern aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff herzustellen.

Es ist ein generatives Schichtbauverfahren: das Werkstück wird Schicht für Schicht aufgebaut. Durch die Wirkung der Laserstrahlen können so beliebige dreidimensionale Geometrien auch mit Hinterschneidungen erzeugt werden.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der Verwendung von seriennahen Werkstoffen wie Polyamid, Polystyrol (PS) und Polypropylen (PP). Diese Werkstoffe lassen sich ihren Eigenschaften entsprechend in unterschiedlichste Entwicklungsprozesse einbinden.

Stereolithografie

Stereolithografie (abgekürzt STL oder SLA) ist ein technisches Prinzip des Rapid Prototyping und des Rapid-Manufacturing, in dem ein Werkstück durch frei im Raum materialisierender (Raster-)Punkte schichtenweise aufgebaut wird. Die Fertigung eines Teils oder mehrerer Teile gleichzeitig erfolgt üblicherweise vollautomatisch aus am Computer erstellten CAD-Daten.

Die Stereolithographie wurde kontinuierlich weiterentwickelt. Es stehen eine Vielzahl von Werkstoffen mit unterschiedlichsten Eigenschaftsprofilen zur Verfügung.

Für Anschauungsmuster mit einer hohen Anforderung an Detailwiedergabe und Oberflächenqualität ist die Stereolithographie (SLA) die erste Wahl.

Andere Rapid Prototyping-Verfahren

Wasserstrahlgeschnittene Prototypen

Mit dem Verfahren des Wasserstrahlschneidens schneiden wir sehr schnell Prototypen aus serienmäßigen Materialien her.

Der Werkstoff spielt dabei keine entscheidende Rolle. Für das Wasserstrahlschneiden benötigen wir nur DXF-Dateien und schon können wir Prototypen aus

  • Gummi (Vollgummi),
  • Zellkautschuk (Schaumgummi),
  • Kunststoff oder Kunststoffschaum

innerhalb weniger Tage herstellen.

Wesentlicher Vorteil des Verfahrens: die Schnittbilder der aus  Dichtungs- und Isoliermaterialien hergestellten Prototypen fallen nicht konkav aus. Bei gestanzten Dichtungen ist dies je nach Weichheit und Dicke der Gummiwerkstoff schon sehr unterschiedlich.

Vakuumguss-Technik

Das Vakuumgießen ist eines der am weitest verbreiteten Verfahren zur schnellen und kostengünstigen Vervielfältigung von Urmodellen. Kleine bis mittelgroße Bauteile entstehen im „klassischen“ Vakuumguss. D. h. hier wird sowohl das Werkzeug als auch das Polyurethan evakuiert. Dies geschieht mit Hilfe einer Form aus Silikonkautschuk unter Nutzung einer Vakuumkammer zur Vermeidung von Lufteinschlüssen in Form und Werkstück. Die Gussform aus Silikon ermöglicht sehr viele, im Durchschnitt ca. 25 Abgüsse.

Die Vakuumguss-Technik setzen wir schwerpunktmäßig für das Vergießen von Polyurethan und wiederum Silikon ein.

Dank der sehr großen Auswahl und Verfügbarkeit von unterschiedlichsten Eigenschaftsprofilen der PU-Werkstoffe können nahezu alle Kunststoffteile sehr schnell in Form und Funktion getestet werden. Bei kleineren Stückzahlen sind diese Werkstoffe auch für Serienanwendungen eine Alternative zu Spritzgussteilen.

Silikon steht in vielen Shore-A-Härten zur Verfügung. Das so hergestellte Vakuumgussteil kann serienmäßig eingesetzt werden. 

Alu-Werkzeuge für spritzgegossene Prototypen

Für die schnelle Fertigung von Prototypen und kleinen Serienmengen werkzeuggebundener  Spritzgussteile und Formteile aus Kunststoff und TPE eignet sich die Aluminium-Werkzeug-Erstellung.

Um gerade bei der zeitlichen Umsetzung von der Konstruktion zum Versuchs- und Prototypenwerkzeug konstant kurze Durchlaufzeiten gewährleisten zu können, verfügen wir über mehr als 20 Stammformen. Die Projektdurchlaufzeit reduziert sich auf zwei bis sechs Wochen bis zur Vorstellung von Musterteilen. Die Zeit ist abhängig von der Komplexität des Produktes.

Auch die Realisierung von Mehrkomponententeilen und Teilen, die mittels Gas- oder  Wasserinnendruck-Technik (GIT/WIT) gefertigt werden, sind mit Alu-Werkzeugen problemlos machbar. Mehr über Spritzgießwerkzeuge aus Aluminium.

Sie haben weitere Fragen? Unser Technikbüro hilft Ihnen gern weiter!

Carsten Engel

   +49 6053 6161-17

   Mail an Carsten Engel

Dennis Kildau

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Stefan Weber

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   Mail an Stefan Weber

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