Anwendungen

Hohe Flexibilität für unterschiedliche Bereiche

Innovative Technik und Ausstattung sowie die breite Materialbasis lassen einen vielfältigen Einsatz des ARBURG Kunststoff-Freiformens (AKF) in verschiedenen Branchen bzw. mit verschiedenen Verfahren zu. Die Herstellung von Bauteilen aus Weichmaterialien ist genauso möglich wie die Nutzung der freeformer direkt im Reinraum.

Anwendungen wie z. B. weiche Materialkomponenten, das Drucken direkt in einem Reinraum oder das Drucken von Prototypen in Produktionsmaterialien sind nur einige der Anwendungen, die mit dem AKF-Verfahren möglich sind.
Die Gründe: Die hohe Flexibilität des offenen Systems durch die Verarbeitung herkömmlicher qualifizierter Kunststoff-Granulate sowie die veränderbaren Parameter “Bauteildichte” und “mechanische Eigenschaften”.

Highlights

  • Additiv gefertigte funktionsfähige Bauteile aus qualifizierten Standardgranulaten
  • Funktionsintegration und Mehrkomponententechnik
  • Produktion im Reinraum ohne viel Aufwand
  • Bauteildichte und mechanische Eigenschaften veränderbar

Funktionale Prototypen

Die besondere Eignung der industriellen additiven Fertigung für den Aufbau funktioneller Prototypen hängt mit dem Herstellungsverfahren zusammen. Gerade das offene System freeformer erlaubt den Einsatz qualifizierter Standardmaterialien, wie man sie auch aus der Kunststoffverarbeitung kennt. Die schichtweise aufgebauten Bauteile verbinden hohe Festigkeiten mit weiteren positiven Eigenschaften von Spritzgießteilen. So lassen sich die Artikel z. B. direkt für Funktionstests einsetzen. Ein große und ständig wachsende Materialdatenbank enthält bereits viele qualifizierte Materialien, die sich problemlos auf freeformern verarbeiten lassen. Die Fertigung, auch von Hart-Weich-Verbindungen, kann dann auf Knopfdruck erfolgen.

Betriebsmittel und Vorrichtungsbau

Die industrielle additive Fertigung eignet sich ganz besonders auch für den Aufbau von Greifern, Fixierungen und Befestigungen. Mit dem ARBURG Kunststoff-Freiformen (AKF) heben Sie Ihre individuellen Designvorstellungen auf ein völlig neues Niveau. Nutzen Sie alle AKF-Vorteile zur Herstellung kundenspezifischer, bedarfsgerechter Bauteile mit Ihren eigenen, qualifizierten Materialien.

Bauteile aus einem Material
Medizintechnik-Kunden können gängige, medizinisch zugelassene Materialien, etwa zur Produktion von Fixierungen verwenden. Diese Kunststoffe lassen sich sterilisieren und direkt in einem Produktionsprozess einsetzen. Die Elektronik-Branche kann ESD-sichere Materialien nutzen, die empfindliche Komponenten nicht durch Überspannungen beschädigen. Kunden aus der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie schließlich können Hochtemperaturmaterialien im Vorrichtungsbau verwenden.

Bauteile aus unterschiedlichen Materialien
Auch Befestigungen und andere Vorrichtungen aus mehreren unterschiedlichen Materialien können auf unseren freeformern mit mehreren Austragseinheiten aufgebaut werden. Denken Sie etwa an einen Greifer mit weichen Strukturen, um die entformten Komponenten nicht zu beschädigen, oder an eine starre Halterung mit weichen Einsätzen, um ein Verrutschen der Teile zu verhindern. Die Möglichkeiten sind nahezu unbegrenzt. Kombinieren Sie hart und weich, hart und hart oder auch zwei weiche Materialien. Immer ganz anwendungsspezifisch.

Flexible Bauteile

Funktionsbauteile und Hart-Weich-Verbindungen aus TPE
Zur Verarbeitung auf unseren freeformern eigenen sich alle dafür qualifizierten Originalmaterialien. Besonders gut funktionieren auch thermoplastische Elastomere (TPE). Hier bilden Funktionsbauteile und Hart-Weich-Verbindungen die Schwerpunkte. Qualifiziert sind z. B. unter anderem ABS, amorphes PA und PC, teilkristallines PP, sowie spezielle Originalmaterialien. Mit Hilfe von Stützmaterial, das nach dem Freiformen ausgewaschen wird, lassen sich auch Hinterschnitte und komplexe Geometrien realisieren. Das offene System erlaubt die Optimierung der Prozessführung sowie die gezielte Beeinflussung von Dichte und Füllgrad. Bei Thermoplastischen Elastomeren (TPE) ist es sogar möglich, Shore-Härte und so die mechanischen Eigenschaften des additiv gefertigten Bauteils zu variieren.

Medizintechnik

Mit unserer Maschinentechnik und der Art unseres Bauprozesses haben wir besonders in der Medizintechnik für viel Furore gesorgt. Sind Granulate für unsere freeformer qualifiziert, lassen sich sowohl biokompatible als auch sterilisierbare und implantierbare, ja sogar resorbierbare Materialien verarbeiten. Eine spezielle Zertifizierung des Prozesses ist nicht notwendig. Eine emissionsarme und staubfreie Produktion gelingt durch das Arbeiten mit wenig Peripherie, das keinen Eingriff des Bedienpersonals erforderlich macht.

Chirurgische Schablonen
Medizinische Hilfsmittel werden typischerweise z. B. als individualisierte Operationshilfen eingesetzt. Nicht zuletzt aus Kostengründen werden immer mehr Medizinprodukte „am Blut“ aus Kunststoffen aufgebaut. Die freeformer bieten gerade in diesem Sektor klare Vorteile. Es sind dies z. B. die Hochwertigkeit der produzierten Bauteile aufgrund kleinster Schichtdicken und die Möglichkeit zur Herstellung von Hart-Weich-Verbindungen. Ein typisches Beispiel für ein medizintechnisches Hilfsmittel sind Sägeschablonen aus PA zur OP-Vorbereitung, funktionsfähige Faltenbalge aus medizinischem SEBS (28 Shore A) oder individualisierbare Beatmungsmasken aus TPE (32 Shore A).

Implantate
Das offene System freeformer lässt die Verarbeitung einer Vielfalt medizinisch geeigneter und zertifizierter Originalmaterialien wie etwa ABS, amorphes PA und PC, elastisches TPU, teilkristallines PP oder PLLA zu. Implantat-Platten aus resorbierbarem, FDA-zugelassenem Originalmaterial Resomer LR 706 lassen sich bei Knochenbrüchen direkt im Körper einsetzen. Das Polymer-Composite ist dem menschlichen Knochen nachempfunden und enthält 30 Prozent keramische Zusätze. Das Bauteil ist dadurch nicht nur stabiler, es gibt zudem Calcium ab, um den Knochenaufbau zu fördern. Nach vorgegebener Zeit löst sich das Implantat vollständig auf.
Resorbierbare Schädel-, Wangen- und Fingerknochen aus medizinischem PLLA (Purasorb PL18, Resomer LR 708) müssen nach der Heilung nicht operativ entfernt werden. Da das Kunststoffgranulat z. B. mit entzündungshemmenden Wirkstoffen beladen werden kann, werden Abstoßungsreaktionen minimiert. Aber auch Dauerimplantate, z. B. aus PCU (Bionate), können im AKF-Verfahren hergestellt werden und bspw. im Wirbelsäulen-Bereich zum Einsatz kommen.

Orthetik
Die additive Fertigung als industrieller Standard hilft vor allem dabei, neue, komplexe Geometrien zu fertigen und neue Produkte mit erweiterten Funktionalitäten ausstatten. Geometriefreiheit kombiniert mit Materialfreiheit erschließt ganz neue Kunststoffanwendungen für den Humaneinsatz. Eine Umsetzung auch komplexer verfahrensgerechter Konstruktionen lässt sich durch die automatisierte Datenaufbereitung und -verarbeitung in der freeformer Steuerung einfach bewerkstelligen.
Ein Beispiel für Hilfsmittel, die außerhalb des Körpers zum Einsatz kommen und sich sehr gut additiv herstellen lassen, sind individuelle Orthesen. Auch hier liegt die Betonung einerseits auf der punktgenau möglichen Anpassung solcher Bauteile an die jeweilige Physiognomie der Patienten und andererseits an der breiten wählbaren Materialvielfalt, die z. B. die Polsterung genau angepasster, teilweise faserverstärkter Körperteil-Schienen durch den Einsatz von Weichmaterialien an neuralgischen Punkten zulässt, so dass sich keine Wund- oder Druckstellen bilden.

Pharma
Die Verarbeitung resorbierbarer Materialien auf freeformern lässt nicht nur den zeitlich genau festzulegenden Abbau von Implantaten im menschlichen Körper zu, sondern macht auch pharmazeutische Anwendungen möglich. So lassen sich etwa, mit einem zellulosebasierten löslichen Polymer, Tabletten zur individuellen Patientenmedikation herstellen. Das mit einem oder mehreren Wirkstoffen beladene Trägermaterial löst sich innerhalb eines frei definierbaren Zeitraums nach der Einnahme auf und gibt die Wirkstoffe genau dort frei, wo sie gebraucht werden. Das ist durch die Kombination unterschiedlicher Trägermaterialien auch kombiniert möglich. Auf diese Weise lassen sich gleich mehrere, individuell dosierte Wirkstoffe in den menschlichen Körper transportieren und dort zur Behandlung gezielt freisetzen.

Reinraumproduktion
Durch geringfügige Anpassungen können Sie eine Produktion im Bereich der Reinraumklasse ISO 6 realisieren. Alle Achsantriebe sind in geschlossener Lineartechnik ausgeführt, das innovative Temperaturmanagement der freeformer erfolgt im geschlossenen Umluftbetrieb. Darüber hinaus ist der gesamte Bauraum in Edelstahl ausgeführt und Ihre Qualitätssicherung kann über die serienmäßige OPC/UA-Schnittstelle auf umfangreiche Daten zur Prozessüberwachung zurückgreifen. All diese Punkte sichern Ihnen eine problemlose Herstellung auch in reinen Räumen.

3D-gedruckte Elektronik

Mit den freeformern lassen sich Materialien mit Füllstoffen bis zu einer Größe von circa zehn µm verarbeiten. Das trifft etwa auch auf elektrisch leitende Materialien zu, die bislang in der additiven Fertigung nicht eingesetzt werden konnten.

Dehn-Mess-Streifen
Das Beispiel “Carbon Nano Tubes” verdeutlicht, was mit dem freeformer in diesem Bereich möglich ist: Im Arburg Prototyping Center (APC) Loßburg wurde auf einem Freeformer 200-3X erstmals ein weiches TPU-Material (PTC Allruna VEL S) mit Carbon-Partikeln und eingelegter LED zu einem Dehn-Mess-Streifen (DMS) verarbeitet. Das Zwei-Komponenten-Funktionsbauteil, das auch auf der Formnext gezeigt wurde, ist flexibel, elektrisch leitfähig, aber gleichzeitig auch sehr robust. Ein Einsatzgebiet für solche Bauteile stellt die Physiotherapie dar. Dehn-Mess-Streifen könnten z. B. ein visuelles oder akustisches Signal abgeben, sobald ein verletzter Arm oder ein operiertes Knie zu stark über- oder unterstreckt werden, um eine erneute Schädigung während der Reha sicher auszuschließen.

Einlegeteile und Customizing

Unsere freeformer bieten sich ebenfalls an, wenn es darum geht, Bauteile mit Einlegern herzustellen oder fertige Bauteile zu bedrucken und auf diese Weise zu individualisieren. Nichts ist einfacher als das: Der Bauprozess wird unterbrochen, die Teile eingelegt und der Prozess nachfolgend wieder gestartet – fertig! Kunststoffteile lassen sich auch durch das Aufbringen weniger Layer eines anderen oder andersfarbigen Materials individualisieren. Lassen Sie Ihrer Phantasie freien Lauf!

Verpackungen

Im Packaging-Bereich lassen sich PP-Materialien zusammen mit dem wasserlöslichen Stützmaterial armat 12 problemlos zur Herstellung von Prototypen aus PP-Originalmaterial einsetzen.

PP-Anwendungen
Filmscharniere aus PP, die z. B. für Flip-Top-Verschlüsse von Lebensmittelverpackungen sowie Kosmetik- und Hygieneartikel eingesetzt werden, müssen sehr biegsam sein, ohne zu brechen. Mit dem ARBURG Kunststoff Freiformen (AKF) lassen sich aus PP-Originalgranulat auch additiv Prototypen fertigen, die nahezu so stabil sind wie ein Spritzteil und hundertfach geöffnet und wieder geschlossen werden können. Das ermöglicht ausgiebige Funktionstests und eine schnelle, gleichzeitig aber auch wirtschaftliche Optimierung neuer Produkte. Mit Hilfe von wasserlöslichem Stützmaterial kann der freeformer dabei auch komplexe Geometrien und Designs realisieren.