12.04.2022 – Kategorie: Fertigung & Prototyping

Hochviskose Harze: Wie sie für mehr Freiheit in der Fertigung sorgen

Quelle: BCN3D

Hochviskose Harze für bessere mechanische Eigenschaften, mehr Produktivität und optimierte Zugänglichkeit kommen in einem neuen 3D-Druckverfahren zusammen.

  • BCN3D, Hersteller von 3D-Drucklösungen, stellt eine neue 3D-Drucktechnologie vor: Viscous Lithography Manufacturing (VLM).
  • Sie entstand im Kontext der Vision von BCN3D, eine autonome Fertigung zu ermöglichen, bei der alle Hersteller die volle Kontrolle über jede Phase ihrer Produktionsprozesse mit AM-Lösungen haben.
  • Hochviskose Harze versprechen bessere mechanische Eigenschaften.

Entwickler BCN3D sieht VLM als einen Durchbruch an, der Hindernisse wie Anfangsinvestitionen in Geld oder Platz, mechanische Eigenschaften, die nicht dem Standard entsprechen, oder die Unfähigkeit zur Produktion großer Serien zu überwinden hilft. Hochviskose Harze für bessere mechanische Eigenschaften in Kombination mit einem Produktivitätssprung und der Zugänglichkeit erfüllen viele Anforderungen, um die Autonomie der Fertigung zu ermöglichen.

„Wenn der 3D-Druck die Zukunft der Fertigung sein soll und uns zu lokaler Produktion, kundenspezifischer Anpassung, Kontrolle der Lieferketten und Nachhaltigkeit führen soll, sollten alle Akteure der Branche in diese Richtung drängen. Wir bei BCN3D sind der Meinung, dass wir heute mit der neuen Viscous Lithography Manufacturing (VLM)-Technologie den ersten Schritt zur Erreichung dieses Ziels machen. Wir wollen den 3D-Druck in ein neues Licht rücken, damit er zum Dreh- und Angelpunkt der Fertigung wird“ , sagt Xavier M. Faneca, CEO von BCN3D

Hochviskose Harze für gute Teileleistung

VLM ist ein patentiertes lithografiebasiertes 3D-Druckverfahren, bei dem dünne Schichten hochviskoser Harze auf eine transparente Transferfolie laminiert werden. Somit lassen sich schnell und kostengünstig Hochleistungsbauteile herstellen. Was VLM von anderen Harztechnologien auf dem Markt unterscheidet, ist die Fähigkeit, Harze zu verarbeiten, die 50-mal zähflüssiger sind als der Industriestandard.

Das mechanische System erlaubt es, das Harz von beiden Seiten der Folie zu laminieren, Das ermöglicht Strategien zur Beschleunigung der Druckzeiten oder sogar die Kombination verschiedener Harze. Man erhält dann Teile aus mehreren Materialien und mit leicht zu entfernende Stützstrukturen.

Ohne die strenge Vorgabe einer niedrigen Viskosität erhalten die Chemieunternehmen die Freiheit der Formulierung, da dem Harz eine ganze Reihe neuer Inhaltsstoffe und Modifikatoren hinzugefügt werden können, um die gewünschte Wirkung auf die thermischen und mechanischen Eigenschaften zu erzielen. VLM verarbeitet Harze, die eine dreifach höhere Schlagzähigkeit für starre Materialien und eine um 200 Prozent höhere Reißfestigkeit im Vergleich zu Standardformulierungen der Industrie aufweisen.

Quelle: BCN3D

Mit VLM hochviskose Harze verarbeiten

Das auf Spezialmaterialien fokussierte Unternehmen Arkema hat sich im Rahmen einer gemeinsamen Entwicklungsvereinbarung an dem Prozess beteiligt. Die beiden Unternehmen entwickeln gemeinsam neue Materialien, die die Besonderheiten des VLM nutzen, um Eigenschaften zu erzielen, die mit anderen harzbasierten 3D-Druckverfahren nicht erreicht werden können. Als globaler Hauptakteur in der 3D-Druckindustrie und Pionier bei der Entwicklung leistungsstarker fotohärtbarer Harze nutzte Arkema seine jahrzehntelange Erfahrung, um sicherzustellen, dass die Harze für VLM von höchster Qualität sind.

„Dank der erwiesenen Fähigkeit von VLM, hochviskose Harze zu verarbeiten, sehen wir eine große Chance, neue Bausteine zu entwickeln und bahnbrechende Formulierungen zu ermöglichen, um die Anforderungen von Anwendungen zu erfüllen, die mit bestehenden Photohärtungstechnologien noch nicht erreicht werden konnten“, sagt Hélène Egret, Europe 3D Market Manager bei Arkema.

BCN3D ist zudem eine Partnerschaft mit Prodrive eingegangen, einem weltbekannten Motorsport- und Hochtechnologieunternehmen, das als eines der ersten weltweit die VLM-Technologie getestet hat. Sie haben mit VLM hergestellte Endverbrauchsteile direkt an Geländewagen montiert.

„Die VLM-Technologie scheint die besten Eigenschaften der verschiedenen Technologien der additiven Fertigung zu vereinen und bietet sogar einige einzigartige Vorteile. Für Prodrive sind die Werkstoffe der Schlüssel zur Herstellung langlebiger Teile für den Endverbraucher. Mit VLM können wir weiterhin die technischen Werkstoffe verwenden, die wir kennen und lieben, aber mit einer wesentlich feineren Auflösung in allen drei Richtungen, und das Material ist viel homogener, so dass sich die fertigen Teile viel mehr wie ein herkömmliches Spritzgussteil verhalten.“ – Callum Harper, Konstruktionsingenieur bei Prodrive

Produktivität und Erschwinglichkeit

Durch die Verwendung einer Lichtquelle, die aus UV-Licht und einem LCD-Bildschirm besteht, liefert VLM eine konstante Zeit pro Schicht, unabhängig davon, ob man ein oder 100 Teile auf einmal druckt. Da das Verfahren nicht durch die Größe der Druckwanne, eine komplexe Temperatur oder komplizierte Komponenten eingeschränkt ist, ist für eine Vergrößerung lediglich ein größerer LCD-Bildschirm erforderlich. Diese Kombination aus kurzer Schichtzeit und großer Oberfläche macht VLM zu einer sehr produktiven additiven Fertigungslösung.

Die Partnerschaft von BCN3D mit dem Autoglashersteller Saint Gobain veranschaulicht diese Funktionalität in einem Anwendungsfall, bei dem 7’000 Positioniervorrichtungen in 7 Tagen mit VLM entstanden, und zwar für 0,79 Euro pro Teil und einer anschließenden jährlichen Einsparung von 70’000 Euro.

„Die VLM-Technologie hat uns in die Lage versetzt, in Zukunft erhebliche Verbesserungen zu erzielen. Unser Hauptziel ist es, unsere Abhängigkeit von externen Mechanisierungslieferanten zu verringern und stattdessen mit Technologien wie VLM intern zu arbeiten. Dies würde uns die Möglichkeit geben, die Fertigung autonom zu gestalten“, erklärt Alberto Rodriguez Fernandez, World Class Manufacturing Manager bei Saint Gobain

Reibungsloser Betrieb für alle zugänglich

VLM-basierte Lösungen sollen weniger als 50’000 Euro kosten. Sie sind darüber hinaus kompakt und erfordern keinen speziellen Raum und keine kritische Infrastruktur. Diese niedrige Einstiegshürde in Kombination mit dem großen Druckvolumen und dem hohen Durchsatz steht dafür, dass die Fixkosten der Lösung im Vergleich zu anderen Lösungen überwiegen. Durch den Einsatz von VLM sind die Kosten pro Teil deutlich niedriger als bei pulverbasierten und harzbasierten Technologien.

VLM verwendet außerdem Monokomponenten-Harzformulierungen bei Raumtemperatur, um Einschränkungen der Topfzeit zu vermeiden und die Rüstzeiten zu verkürzen. Dank des firmeneigenen Laminierungssystems ist kein Harzbehälter erforderlich, so dass keine Anfangsinvestition in Harz notwendig ist. Darüber hinaus wird mit VLM die Abfallvermeidung zur Realität: Da das Harz gefiltert und rezirkuliert wird, wird jeder Tropfen Harz zu einem gedruckten Teil.

Das Programm zur Einführung

BCN3D hat ein Programm zur Einführung der VLM-Technologie entwickelt, das sich an Unternehmen jeder Art und Größe richtet. Das neue Anwendungszentrum wird von speziellen AM-Spezialisten betrieben und beherbergt die kommenden VLM-basierten Hardware-Lösungen. Gemeinsam mit Saint Gobain und Prodrive werden sie die ersten sein, die das neue VLM erkunden und sein Potenzial mit echten 3D-gedruckten Teilen und individueller Betreuung für ihre genauen Druckanforderungen erleben.

Wer die VLM-Technologie aus erster Hand erleben will, kann BCN3D auf der Rapid-Veranstaltung vom 17. bis 19. Mai 2022 am Huntington Place in Detroit, Michigan, besuchen.

Weitere Informationen: https://www.bcn3d.com/

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