Multidüsentechnologie für schnellen 3D-Druck
Der schnellste 3D-Druck in der Fused Filament Fabrication (FFF/FDDM)
Individuelle Düsenansteuerung durch variable Parallelextrusion
Die LIQTRA™ Multidüsentechnologie ermöglicht durch ein Paket aus Hardware und Software schnellen 3D-Druck. Während in herkömmlichen Druckköpfen nur der Materialaustrag einer einzelnen Düse zum Drucken der Bauteile genutzt wird, arbeiten in der Multidüsentechnologie bis zu sieben Düsen zeitgleich. In handelsüblicher Slicer-Software für Fused Filament Fabricaten (FFF/FDM) ist nur der 3D-Druck mit Einzel- oder Wechseldüsenanwendungen vorgesehen, sodass für die Prozessplanung die multidüsenfähige LIQTRA™ Planungssoftware verwendet wird. Mit Hilfe numerischer Optimierung und Künstlicher Intelligenz wird die bestgeeignete Bauteilorientierung gewählt, auf deren Basis die Steuerung der einzelnen Düsen des Druckkopfes individuell erfolgt.
Prozesszeitreduktion um bis zu 75 %
Das zum Patent angemeldete Verfahren ermöglicht den simultanen Einsatz mehrerer Düsen beim 3D-Druck – auch bei der Herstellung komplex geformter Bauteilkonturen. Die durchgängige Nutzung einer zentralen Düse zur Herstellung der äußeren Konturbahn gewährleistet dabei die hohe Bauteilqualität, während die umliegenden Düsen im selben Schritt bereits die inneren Konturbahnen drucken. Der vervielfachte Materialaustrag führt dabei nicht zu Kompromissen in der Abbildungsgenauigkeit, wie man sie vom 3D-Druck mit Einzeldüsentechnologie durch größere Düsendurchmesser oder dickere Druckschichten kennt. Eckenradien und Schichtdicken bleiben in der Multidüsentechnologie trotz extremer Steigerung des Materialaustrags unverändert. Im Ergebnis kann der Anwender sehr viel schneller Bauteile herstellen. Dabei werden Prozesszeitreduktionen von bis zu 75 Prozent erreicht.
Erhöhte Bauteilfestigkeiten durch Multidüsentechnologie
Erhöhte Festigkeiten um bis zu 37 %
Der simultane Materialaustrag mehrerer Düsen ermöglicht nicht nur den schnellen 3D-Druck, es wird zusätzlich auch mehr Wärme in das bereits gedruckte Material eingebracht. In der Folge wird die Verbindung der neu gedruckten Materialschicht zum darunterliegenden Material verbessert. Am Beispiel der Verarbeitung von PLA werden zwischen den Materialschichten Festigkeitssteigerungen von 37 Prozent gegenüber dem Einzeldüsendruck gemessen, während die Festigkeit innerhalb der Druckschicht auf bekanntem Niveau bleibt.
Die richtige Wahl für technische Bauteile
Bei den experimentellen Untersuchungen mit Polypropylen (PP) konnte zwischen den Druckschichten sogar 95 Prozent der Festigkeit der Druckschicht nachgewiesen werden. Für weitere Materialien, insbesondere für tragfähige Strukturbauteile, folgen entsprechende Nachweise. Mit nahezu richtungsunabhängigen Festigkeiten schließt der 3D-Druck mit LIQTRA™ Multidüsentechnologie zu traditionellen Fertigungsverfahren auf und eignet sich besonders für die Herstellung von technischen Bauteilen, wie z. B. Struktur- und Gehäusebauteilen.
Anwendungen für Multidüsentechnologie
Medizinische Hilfsmittel aus PP
Mit der Multidüsentechnologie können individuelle medizinische Hilfsmittel (z. B. Orthesen) erstmalig im 3D-Druck über Nacht gefertigt werden. Aufgrund der Multidüsentechnologie werden mit dem Material nahezu isotrope Bauteileigenschaften erreicht und die materialtypische Neigung zum Verzug reduziert. In der Folge werden für die Herstellung weniger Anhaftungs- und Stützstrukturen benötigt.
Ventildüsentechnologie für den industriellen 3D-Druck mit Kunststoff-Granulat
Gezielter Materialaustrag durch Ventildüsentechnik
Maximale Präzision bei der Verarbeitung von Kunststoff-Granulat
Die Ventildüse ermöglicht die Verarbeitung von Kunststoffgranulat im 3D-Druck ohne die üblichen Qualitätseinbußen. Beim Starten und Stoppen der Extrusion werden keine Materialfäden gezogen oder Fehlstellen durch zu geringen oder zu hohen Materialaustrag erzeugt. Möglich wird dies durch den Einsatz eines Ventils kurz vor dem Düsenaustritt. Die zum Starten und Stoppen des Materialaustrags notwendigen Druckänderungen an der Düse, können so zuverlässig und mit hoher Dynamik erreicht werden. Die Schaltzeit des Ventils beträgt unabhängig vom Materialaustrag unter 20 Millisekunden. Im Ergebnis weist das Druckbild bisher mit Kunststoffgranulat unerreichte Oberflächenqualitäten auf und das auch bei hohen Druckgeschwindigkeiten. Die vormals notwendige Reinigung und Nachbearbeitung oder ggf. Reparatur des Bauteils nach dem Drucken entfallen. Da durch die hohe Qualität im Granulat-basierten 3D-Druck Recycling alter Kunststoffbauteile ermöglicht wird, bereitet die Ventildüsentechnologie den Weg zu nachhaltiger Produktion.
Anwendung für Ventildüsentechnologie
Serienfertigung im 3D-Druck mit Kunststoffgranulat
Die Verarbeitung von Kunststoffgranulat im 3D-Druck mit Ventildüsentechnologie ermöglicht die wirtschaftliche Kleinserienfertigung von technischen Bauteilen. Durch die hohe Bauteilqualität und verkürzte Prozesszeiten wird 3D-Druck zur echten Alternative für Spritzgussanwendungen, bei denen die teuren Werkzeuge bei geringen Stückzahlen (bis zu 100 Bauteile im Jahr) zu hohen Bauteilkosten führen.
