Voxeljet hat mit dem High Speed Sintering (HSS)-3D-Druckverfahren ein Verfahren vorgestellt, mit der sich perfekt auf den Kunden maßkonfektionierte Schuhe noch schneller und preiswerter herstellen lassen können. Die 3D-gedruckten Schuhe werden dem Körpergewicht, der Schrittlänge und vor allem auch der Fußform des Kunden individuell angepasst. Wir stellen das HSS-3D-Druckverfahren einmal genauer vor.

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Der Hersteller für industrielle 3D-Drucker Voxeljet hat mit dem Herstellungsverfahren High Speed Sintering (HSS) eine neue Methode für den 3D-Druck von Schuhen geschaffen. Laut einer den Informationen, die Voxeljet dem 3D-grenzenlos Magazin mitgeteilt hat erhält der Kunde seine auf das individuelle Körpergewicht, seine Schrittlänge und seine Fußform angepasste Schuhe. Das herstellende Unternehmen wiederum produziert mit High Speed Sintering von Voxeljet schneller, wirtschaftlicher und umweltgerechter verspricht das Unternehmen.

3D-Druck ist für die Herstellung von Schuhen ein immer bedeutungsvolleres Thema. Erst gestern haben wir Materialkonzepte des Werkstoffherstellers Covestro vorgestellt, die den 3D-Druck von Basketball- und Laufschuhen in nur zwei Teilen ermöglichen. Der entstehende Schuh ist am Ende sogar komplett recycelbar, was auch den Aspekts des verbesserten Umweltschutzes mit 3D-Druck in den Vordergrund rückt. Und dass man auch mit additiv gefertigten Laufschuhen sehr erfolgreich sein kann, zeigt der zweitschnellste Marathonläufer der Welt, E. Kipchonge, der mit den 3D-gedruckten Zoom Vaporfly Elite Flyprint problemlos als einer der ersten in Ziel kam.

Details zum HSS-Verfahren

Im Vergleich zur Herstellung der Schuhe mit Fused Filament Fabrication (FFF) ist das High Speed Sintern schneller, erlaubt mehr Materialien, liefert konstante Schichtzeiten, ein einfacheres Thermomanagement und geometrische Freiheit. Es werden keine Stützstrukturen benötigt. Das HSS-Verfahren arbeitet mit variablem Tinteneintrag, wobei in belastete Stellen einer Schuhsohle unterschiedlich viel infrarotlichtabsorbierende Tinte eingedruckt werden kann. Mit HSS-Graustufendruck erhält man dreidimensionale Modelle mit variablen Zieleigenschaften, die gezielt beeinflusst werden.

3D-gedrucktes Objekt von voxeljet (mit HSS gedruckt)
Durch Dithering lassen sich der Absorptionsgrad, die Energiekopplung und die effektive Temperatur des zu verfestigenden Partikelmaterials noch feiner justieren, was weiteren Einfluss auf die Materialeigenschaften hat (Bild © voxeljet).

Ablauf der Schuhherstellung

Eine dünne Schicht aus Kunststoffpulver wie TPU, EVA oder TPE wird auf eine beheizte Bauplattform aufgetragen. Ein Tintenstrahldruckkopf fährt großflächig über die Plattform und benetzt selektiv Bereiche des Baufeldes mit einer infrarotlichtabsorbierenden Tinte. Die Infrarotlampe strahlt auf die Bauplattform, wodurch die bedruckten Bereiche des Kunststoffpulvers die Hitze absorbieren und die vorherigen Schichten versintern.

Die Bauplattform senkt sich um eine Schichtstärke ab und die nächste Kunststoffpulverschicht folgt. Das wiederholt sich, bis der Aufbau eines Teils abgeschlossen ist und der gesamte Bauraum mit den gesinterten Teilen kühlt ab. Der selektive Temperatureintrag lässt das unbedruckte Pulver lose, sodass es dann für weitere Druckprozesse, abhängig vom verwendeten Material, wiederverwendet werden kann.

Schuhteil 3D-gedruckt mit HSS von voxeljet
Mit HSS-Graustufendruck erhält man dreidimensionale Modelle mit variablen Zieleigenschaften, die gezielt beeinflusst werden (Bild © voxeljet).

HSS mit Graustufendruck

Der Grauwert (Graustufe, Gray-Scale) im HSS-Prozess bezeichnet die pro Voxel (3D-Pixel) in das Pulver eingedruckte Menge des Infrarotabsorbers (Tinte). Es sind in einem Benetzungsschritt abhängig vom Material bis zu sechs verschiedene Grauwerte auf der Partikelmaterialoberfläche möglich. Der Druckkopf steuert die Menge der infrarotabsorbierenden Tinte, wodurch die Dichte des Absorbers und der Grauwert pro Volumen variieren kann.

Je größer der Volumeneintrag, desto mehr Wärmeenergie der Infrarotlampe kann das bedruckte Material aufnehmen. Der Sohle werden so dreidimensionale mechanische Eigenschaften hinzugefügt und integriert. Durch Dithering lassen sich der Absorptionsgrad, die Energiekopplung und die effektive Temperatur des zu verfestigenden Partikelmaterials noch feiner justieren, was weiteren Einfluss auf die Materialeigenschaften hat.

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