Der Begriff Kohlenstoff leitet sich vom urgermanischen Kula bzw. Kulon (beides steht für Kohle), aber auch vom lateinischen Carbo bzw. Carboneum/Carbonium (zu deutsch Holzkohle) ab. Kohlenstoff ist sowohl in reiner Form (unter anderem als Graphit und Diamant), aber auch chemisch gebunden (hier beispielsweise als Erdgas, Erdöl, Carbonate, Carbide, Kohle und Kohlenstoffdioxid) in der Natur zu finden. Es gehört zu den chemischen Elementen und ist grundlegende Voraussetzung für das Leben auf der Erde. Dies liegt unter anderem darin begründet, da es aufgrund seiner Struktur und Zusammensetzung im Vergleich zu allen anderen chemischen Elementen die größte Vielfalt an Verbindungen eingehen kann. Dies macht man sich auch beim 3D-Druck zu nutze.
Einige Unternehmen forschen seit einigen Jahren am Einsatz des Kohlenstoffs für den 3D-Druck oder nutzen dieses Material bereits im Rahmen ihrer entwickelten Kohlenstoff-3D-Drucker. So haben wir beispielsweise im Februar 2018 darüber berichtet, dass The ExOne Company und die SGL Group mit dem additiven Fertigungsverfahren Objekte aus Kohlenstoff und aus Graphit herstellen möchten. Das Unternehmen Ramaco Carbon plant hingegen, Auto- und Flugzeugteile mit Kohlenstoff zu drucken, wobei die CLIP-Technologie zum Einsatz kommen soll. Dazu ist das Unternehmen eine Partnerschaft mit dem Hersteller Carbon eingegangen.
Auf PA-basierte, karbonfaserverstärkte 3D-Druck Filamente setzt das Unternehmen LSS. Dazu greift es auf die Materialien Windform XT 2.0 und Windform CP zurück, die von CRP entwickelt wurden. Diese Verbundfaserstoffe sollen für Hochleistungsanwendungen einsetzbar sein und unter anderem im Motorsport, in der Luft- und in der Raumfahrt beim 3D-Druck einzelner Bauteile oder ganzer Objekte Verwendung finden.
In den nächsten Monaten und Jahren werden vermutlich viele weitere Unternehmen auf die Erforschung des 3D-Drucks mit Kohlenstoff setzen und entsprechende Ergebnisse präsentieren. Unsere Beiträge dazu finden Sie sowohl in dieser Rubrik als auch in unserem regelmäßig erscheinenden Newsletter, der hier kostenlos abonniert werden kann.
Die Maschinenbaustudentin Anna-Lena Rotter hat für ihre Bachelorarbeit an der TH Rosenheim eine Posaune mit dem 3D-Drucker hergestellt. Die Posaune aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff wiegt weniger als ein halbes Kilogramm. Wir stellen die 3D-gedruckte Posaune und das Projekt einmal genauer vor.
Das US-amerikanische Unternehmen AREVO hat den Bau der weltweit größten 3D-Druck-Anlage für die additive Fertigung von Kohlenfaserverbundstoffen fertiggestellt. Bald wird es dort die Auslieferung von Superstrata-Fahrrädern und E-Bikes aufnehmen. In der Anlage befinden sich 70 Aqua-2-3D-Drucker, das weltweit erste additive Hochgeschwindigkeitssystem für die kontinuierliche Herstellung von Kohlefaserverbundstrukturen.
Das 3D-Druck-Unternehmen Raise3D hat mit dem Modell „E2CF“ einen neuen Industrie-3D-Drucker vorgestellt, der für den Kohlefaser-3D-Druck optimiert wurde. Außerdem bringt das Unternehmen das neue Filament „Raise3D Industrial PA12 CF“ auf den Markt. Der 3D-Drucker soll voraussichtlich ab Ende 2021 erhältlich sein. Wir stellen beide Produkte einmal genauer vor.
Das Start-up Continuous Composites hat mit seiner CF3D-Technologie (Continuous Fiber 3D Printing) einen neuen Prozess für den 3D-Druck von Verbundwerkstoffen vorgestellt. In einem Anwendungsbeispiel mit Bauteilen für Siemens Generatoren stellt das Unternehmen die Leistung seiner Entwicklung seiner CF3D-3D-Drucktechnologie unter Beweis. Die Möglichkeit, eine Generatorkomponente aus Metall durch Verbundwerkstoffe zu ersetzen und dabei 3D-Druck einzusetzen, ist ein großer Durchbruch, heißt es von Siemens Energy.
Das 3D-Druck-Unternehmen Carbon expandiert weiter und erweitert mit neuen Vertriebspartnerschaften seine Reichweite in Europa. zu den neuen Partnern zählen die Unternehmen Selltek aus Italien und Solid Print3D. Carbon verspricht sich von den Kooperationen seine Marktposition auf dem Markt für Kohlenstoff-3D-Druck zu sichern und langfristig auszuweiten.
Eine Unternehmenskooperation von Impossible Objects und Ricoh 3D ermöglicht es Impossible Objects sein auf Verbundwerkstoff basierendes CBAM-3D-Druckverfahren Kunden in ganz Europa anzubieten. Damit werden ab sofort Kunden von Ricoh 3D die leichten und besonders starken Verbundteile aus dem CBAM-3D-Drucker, hergestellt aus den Materialien PEEK, Kohlefaser und PA12, angeboten.
US-amerikanische Forscher der University of Delaware (UDEL) haben für ihre 3D-Drucktechnik namens „LITA“ an Verbundwerkstoffen gearbeitet, die für starke 3D-gedruckte Objekte mit geringem Gewicht sorgen. Dabei werden Kohlenstofffasern mit duroplastischen Polymeren kombiniert. Die 3D-Drucktechnik und das Material eignen sich zum Beispiel für 3D-gedruckte Teile in Flugzeugen.
Mit den METHOD Carbon Fiber Editionen hat MakerBot eine Ergänzung zu den 3D-Drucker-Modellen METHOD und METHOD X vorgestellt. Diese arbeiten mit einem Nylon Carbon Fiber Material, ein Carbonfaser-verstärktes Nylon, welches eine Alternative zu Metall mit deutlich geringerem Gewicht darstellt.
Der aus Russland stammende Hersteller für Kohlefaser-FFF-3D-Drucker und Hochleistungsverbundwerkstoffen für den 3D-Druck Anisoprint hat auf der internationalen Verbundmesse JEC World 2019 in Paris seine neuesten Technologien und Produkte vorgestellt.
TRUMPF ist einer der führenden Hersteller von Lasertechnik und Werkzeugmaschinen. Auf der formnext 2018 stellte das Unternehmen seine grüne Lasertechnologie und den neuen TruPrint 5000 3D-Drucker vor. Beide Technologien ermöglichen interessante Anwendungsbereiche für den 3D-Drucker mit Kupfer und Kohlenstoff aber auch Edelmetallen, wie zum Beispiel Gold.
Stratasys hat einen neuen 3D-Drucker vorgestellt. Mit dem Fortus 380mc CFE gibt es einen neuen Kohlefaser-3D-Drucker auf dem Markt. Das Gerät soll rund 61.000 Euro kosten und in vielen Bereichen einsetzbar sein.
EOS stellte auf der RAPID+TCT 2018 ihre neue 3D-Druck-Plattform vor, den EOS P 810. Dieser kam zusammen mit dem neuen PEKK-Werkstoff HT-23. Das großformatige Doppellaser-System und der Werkstoff eignen sich sehr gut für die Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, da sie alle strengen Anforderungen erfüllen. Doch das ist nicht das einzige, was für dieses System spricht.
Dass Kunde ihre Autos bei der Herstellung mitgestalten ist nichts Neues und findet immer häufiger Anwendung. Dass dabei 3D-Drucker zum Einsatz kommen ist ebenfalls bekannt und nimmt in der Verbreitung zu. Das Design von Autos aber durch den Kunden beinahe komplett entwerfen zu lassen ist ein innovatives Konzept, welches jetzt Siemens in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Hackrod verwirklichen will. Die Entwicklung des Autos „La Bandita“ wurde bereits umfassend untersucht. Nun soll Siemens‘ Digital Innovation Plattform dabei helfen, das Konzept zu beschleunigen.
Die Swinburne University of Technology in Australien hat eine neue 3D-Drucktechnologie für Kohlefaserverbundstoffen entwickelt. Um Produkte mit hohem Mehrwert zu produzieren, wurden Prozesse entwickelt, die das Potenzial haben, die Infrastruktur- und Fertigungsindustrie nachhaltig zu verändern. Die Forschungen und Entwicklungen sind Teil der Industry 4.0 Testlab-Initiative des australischen Ministerpräsidenten und sollen den für die 3D-Druck-Industrie lukrativen australischen Markt besetzen.
Mit CARBOPRINT® möchten die Unternehmen TheExOne Company und die SGL Group Kohlenstoff- und Graphitbauteile mithilfe von 3D-Druckern marktreif herstellen. Dafür legen beide Unternehmen im Rahmen einer Kooperation ihre Kernkompetenzen zusammen. Erste Materialentwicklungsstudien fanden bereits statt.