Das Fraunhofer IPA und die Microstrahltechnik-Vertrieb GmbH (MST) aus Reutlingen haben in einer gemeinsamen Forschungsarbeit das richtige Strahlmittel für den 3D-Druck mit unterschiedlichen Werkstoffen für mir 3D-Druck hergestellter Bauteile untersucht. Bisher haben sich Anwender auf Erfahrungswerte verlassen müssen, heißt es. Die Forschungspartner wollten es jedoch genauer wissen.

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Das Fraunhofer IPA und die Microstrahltechnik-Vertrieb GmbH haben laut einer Pressemitteilung, die das 3D-grenzenlos Magazin erreicht hat, in einer wissenschaftlichen Versuchsanordnung untersucht, welches Strahlmittel sich mit welchen Prozessparametern am besten für einen bestimmten Werkstoff eignet. Anwender haben sich bisher auf Erfahrungswerte verlassen, wenn es darum ging, die Oberflächen von mit 3D-Druck hergestellter Bauteile zu bestrahlen.

Details zur Untersuchung

Frisch 3D-gedruckte Kunststoffbauteile sind meist grob, rau und für die Endanwendung noch nicht fertig. Die Schichtrillen sind bei Objekten die mit Polymer-3D-Druck entstanden sind noch zu sehen und beim Lasersintern befinden sich Pulverreste am Objekt. Zur Reinigung der Bauteile und Glättung der Oberflächen kommt oftmals eine Strahltechnik zum Einsatz. Oft ist das die Druckluftstrahltechnik, bei der ein festes Strahlmittel mit mineralischer, metallischer oder synthetischer Basis mit Druckluft beschleunigt und auf die Bauteiloberfläche gelenkt wird, um sie zu bearbeiten. Anwender haben sich bei der Wahl des Strahlmittels in Bezug zum verwendeten Werkstoff und bei den Prozessparametern bisher auf ihre Erfahrungen verlassen.

3D-Drucke nachbearbeitet
Zwei Testbauteile aus PA12, die mittels Selektivem Lasersintern hergestellt wurden: links nach der Bestrahlung mit Kunststoffgranulat, rechts ohne Strahlbehandlung.(Bild © Fraunhofer IPA / Mark Becker).

Mark Becker vom Zentrum für additive Produktion (ZAP) am Fraunhofer-Institut wollte die Frage gemeinsam mit der MST Microstrahltechnik-Vertriebs GmbH aus Reutlingen in einer wissenschaftlichen Anordnung klären. Dazu fertigten die Partner Musterbauteile aus den drei Thermoplasten Polylactid (PLA), Polyamid (PA12) und Polyetheretherketon (PEEK) an. Diese Materialien sind in unterschiedlichen Produktsegmenten für die additive Fertigung von Bedeutung. Im Anschluss wurden die Musterbauteile am Fraunhofer IPA automatisiert und bei MST manuell mit Glasbruch, Kunststoffgranulat, Keramikkugeln oder dem Mineral Korund bestrahlt.

Ergebnis

Die Forscher haben vor und nach der Strahlbehandlung die Rauheit der Musterbauteile untersucht. Bauteile aus dem Werkstoff PLA wiesen eine gute Oberflächenverbesserung bei der Bestrahlung mit Glasbruch auf. Der automatisierte Strahlprozess brachte gleichmäßigere und glattere Oberflächen als die manuelle Strahlbehandlung.

Die Materialkosten unterscheiden sich je nach Strahlmittel und die Bauteile bedürfen je nach Druckverfahren mehr oder weniger Strahlbehandlung.

Becker erklärt:

„Vor allem beim Hochtemperaturkunststoff PEEK, der in der Medizintechnik gefragt ist, rächt sich das falsche Strahlmittel. Der Werkstoff ist recht teuer und schwierig zu drucken. Da ist es ganz besonders ärgerlich, wenn man das Bauteil bei der Strahlbehandlung versehentlich unbrauchbar macht.“

Über weitere Neuheiten zu dem Thema berichten wir auch zukünftig im 3D-grenzenlos Magazin (Newsletter abonnieren).

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