15.11.2021 3D-Druck von Standardmaterialien

In der industriellen Fertigung, insbesondere in den Bereichen Automotive und Elektronik, werden stets neue Werkstoffe und Verfahren eingesetzt. Und immer häufiger ersetzt der 3D-Druck etablierte Fertigungsmethoden. Diese veränderten Rahmenbedingungen stellen neue Anforderungen an die Planung von Prozessen und die Konstruktion von Bauteilen und Fertigungsanlagen. In Fällen wie diesen sieht der klassische Ablauf vor der industriellen Serienproduktion eines Bauteils ungefähr so aus:

• Qualifizierung der Klebstoffe bzw. der zu verarbeitenden Materialien wie Wärmeleitpasten, Silikone, Dämpfungspasten, Lotpasten usw.: Im ersten Schritt erfolgt eine Anforderungsbetrachtung, in der die Fertigungsbedingungen und der komplette Produktlebenszyklus einbezogen werden müssen. Zentral in dieser Phase: Das Festlegen der Parameter für die Auswahl eines geeigneten Klebstoffs. Über einen Test werden Klebereinsatz und Klebeverbindung qualifiziert.
• Definition der Art der Applikation: Basierend auf den Ergebnissen des Tests wird der qualifizierte Klebstoff an die kundenspezifische Anwendung angepasst. Gemäß dieser Grundlage folgt dann die Entscheidung, welche Applikationsart und Mischtechnik zum Einsatz kommen.
• Probleme entstehen, wenn das vorab qualifizierte Material im vollautomatisierten Prozess nicht so aufgetragen werden kann, wie es die Technik-Fachleute bei der Entwicklung des Bauteiles oder der Definition der Applikation ursprünglich geplant hatten. Die Folge: Bei Prototypen muss der Klebstoff händisch aufgetragen werden. Das lässt sich für komplexe Bauteilgeometrien und eine extrem lange Taktzeit realisieren. Im Rahmen einer Vollautomatisierung spielen aber häufig weitere Parameter wie Stillstandszeiten etc. eine Rolle, die im Vorfeld nicht berücksichtigt werden können.

Das Verfahren ist also zeitaufwändig und die Qualifizierung eines neuen Klebstoffs für den Bereich Automotive kann durchaus bis zu 36 Monate dauern. Neue Fertigungsmethoden wie etwa der 3D-Druck haben häufig den Nachteil, dass bereits qualifizierte Materialien nicht verarbeitet werden können. Es können nur ähnliche bzw.  „Nachbauten“ von Medien gedruckt werden. Selbst wenn die Hersteller der Materialien sagen, die Eigenschaften des neuen Materials wären exakt dieselben wie die des Originalmaterials, ist das nicht immer möglich. Fakt ist: Gesetze der Physik und der Chemie greifen immer und lassen keinen Spielraum. Wer das nicht beachtet, erlebt eine böse Überraschung.

Deshalb hat ViscoTec bei der Entwicklung der vipro-HEAD Baureihe darauf Wert gelegt, dass Standardmaterialien verarbeitet werden können. Wenn ein Bauteil aus Silikon gedruckt werden soll, dann kann dafür das auch im Spritzgussverfahren eingesetzte Original-Silikon verarbeitet werden. Eine Umstellung des Fertigungsverfahrens, etwa bei einer Vor- oder Nachserie, erfordert dann keine Anpassungen des Materials. Insbesondere im 3D-Druck ist die Verwendung der Originalmaterialien ein enormer Entwicklungssprung. Anschaffung und Qualifizierung speziell entwickelter und teurer Filamente entfallen. Es wird einfach das vorhandene Originalmaterial verwendet. Zusätzliche Kosten entstehen nicht. Die Gefahr, dass die Materialien sich in irgendeiner Weise anders verhalten als das aufwändig qualifizierte Originalmaterial, entfällt.