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Donnerstag - 8. Oktober 2015

Covestro entwickelt Polymere für computergestützte Produktionsprozesse

Innovative Werkstoffe für den 3D-Druck

Vorteilhafter Einsatz bei gängigen additiven Fertigungsverfahren
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Covestro treibt die Entwicklung von Hochleistungs-Polymeren für den 3D-Druck voran. Dazu gehören thermoplastische Polyurethane, Rohstoffe für Polyurethan-Lacke und Klebstoffe sowie Polycarbonate. Beim Einsatz in gängigen 3D-Druck-Verfahren bieten sie Vorteile gegenüber herkömmlichen Materialien.

Additive Fertigungsverfahren wie der 3D-Druck sind auf dem besten Wege, Produktionsprozesse grundlegend zu verändern. Sie sparen Werkzeugkosten, verkürzen Entwicklungszeiten und bieten Herstellern viel Gestaltungsfreiheit. Beachtliche Fortschritte wurden bereits beim Rapid Prototyping erzielt – der computergesteuerten, kostengünstigen Fertigung von Modellen, Mustern und Prototypen.

Aktuelle Entwicklungen zielen auf eine weitere Designoptimierung, höhere Funktionalität und vor allem den Ausbau zur industriellen Massenproduktion. Aber es gibt auch noch Herausforderungen wie die hohen Herstellkosten und die begrenzte Verfügbarkeit von Materialien.

Breites Spektrum an Materialien
Während die Unternehmensberatung Roland Berger über die kommenden fünf Jahre eine Senkung der Prozesskosten um bis zu 60 Prozent prognostiziert, treibt Covestro, vormals Bayer MaterialScience, die Entwicklung von Hochleistungs-Polymeren für die marktgängigen 3D-Druckverfahren voran. Dazu gehören thermoplastische Polyurethane (TPU), Rohstoffe für Polyurethan-Lacke und –Klebstoffe sowie Polycarbonate.

„Vor allem die Entwicklung geeigneter Materialien spielt eine wichtige Rolle für den weiteren Ausbau additiver Fertigungsverfahren“, sagt Dr. Thomas Büsgen, Senior Project Manager 3D Printing Technology bei Covestro. „Unser Ziel ist es dabei, deutlich mehr Funktionen als bisher zu ermöglichen.“

Covestro-Produkte bieten Vorteile gegenüber gängigen Materialien
Beim Schmelzschichtverfahren (Fused Filament Fabrication) werden durch Verflüssigung oder Erwärmung eines drahtförmigen Kunststoffs Linien und Punkte auf einer Fläche aufgebracht und beim Abkühlen erhärtet. Bei häufiger Wiederholung dieses Vorgangs entsteht so durch schichtweisen Aufbau ein dreidimensionaler Körper.

Covestro sieht insbesondere für TPU ein großes Anwendungsspektrum, da sich ein großer Teil des heutigen Desmopan® Portfolios für das FFF-Verfahren eignet. Das charakteristische Aufschmelz- und Verfestigungsverhalten von TPU führt zu einer festen Verbindung zwischen den aufgetragenen Schichten. Die exzellente Abriebfestigkeit und Elastizität von TPU bleibt dabei erhalten.

Darüber hinaus eignen sich auch Polycarbonate für dieses Verfahren. Covestro arbeitet hier unter anderem in Partnerschaft mit dem chinesischen Filamenthersteller Polymaker, der kürzlich polycarbonat-basierte Materialien für das FFF-Verfahren auf den Markt gebracht hat (weitere Informationen: http://3dprint.com/95697/polymaker-covestro-filament/, s. auch das Video). Matthias Rothe vom Geschäftsbereich Polycarbonate von Covestro freut sich über Interesse an polycarbonat-basierten Lösungen.

Verfahren mit Kunststoffpulvern
Auch das selektive Lasersintern wird für den schichtweisen 3D-Aufbau im Rahmen von additiven Fertigungsverfahren genutzt. Dabei wird mittels Laserstrahl ein pulverförmiger Kunststoff zum Sintern gebracht. Vor ein paar Jahren hat Covestro dafür den TPU-Werkstoff Desmosint® entwickelt. Das Produkt wird vom Partner Lehmann&Voss&Co. zu einem lasersinterfähigen Pulver weiterverarbeitet und unter dem Handelsnamen Luvosint® vertrieben. Bei Covestro ist Georg Fuchte Ansprechpartner für 3D-Druck-Anwendungen mit TPU.

Das Produkt bietet Vorteile gegenüber den bisher eingesetzten Materialien, die spröde und weniger elastisch sind und außerdem raue Oberflächen bilden. Das charakteristische Aufschmelz- und Verfestigungsverhalten von TPU resultiert in vergleichsweise isotropen Materialeigenschaften sowie guter Abriebfestigkeit und Elastizität.

Beim Binder Jetting wird eine dünne Pulverschicht aus Kunststoff-, Keramik- oder Metallpartikeln ausgelegt. Aus einem Inkjet-Druckkopf wird dann an bestimmten Stellen ein flüssiges Bindemittel auf die Pulverschicht aufgetragen und verklebt sie dort. Darauf wird die nächste Schicht Pulver aufgetragen und verklebt, so dass schließlich ein dreidimensionales Gebilde entsteht, das zur weiteren Verfestigung nachträglich noch infiltriert werden kann. Für dieses Verfahren bietet Covestro verschiedene Polyurethan-Produkte für das Pulver, das Infiltrat und das Bindemittel an.

Polyurethane des Unternehmens sind auch für das schnelle MultiJet-Fusion-Verfahren geeignet. Dabei wird mittels Tintenstrahldruck eine wärmeabsorbierende Farbe auf ein Pulverbett aufgetragen und anschließend mit einer Infrarot-Lampe gehärtet.

Aushärtung mittels UV-Strahlung
Die Stereolithografie ist das bisher am längsten verwendete 3D-Druck-Verfahren. Dabei befindet sich das Werkstück in einer Wanne mit flüssigem Photopolymer, in die es nach und nach weiter abgesenkt wird. Für den Schichtaufbau sorgt dabei ein UV-Laser, der die Härtung des Polymers initiiert. Die dabei entstehenden 3D-Körper bilden die gewünschte Form präzise ab. Die bisher verfügbaren Materialien sind meist nicht sehr temperatur- und lichtbeständig und nicht besonders elastisch. Hier ergeben sich Chancen für UV-härtende Harze auf Basis von Polyurethan-Rohstoffen von Covestro.

Auch beim Polymer Jetting werden Photopolymere unter UV-Strahlung ausgehärtet. Die Polymere werden hier über Druckköpfe auf eine Bauplattform gesprüht. Bei dem schichtweisen Aufbau ist auch der Einsatz mehrerer Materialien mit verschiedenen Farben oder mechanischen Eigenschaften möglich. Auch hier können UV-härtende Harze auf Basis von Polyurethan-Rohstoffen von Covestro Vorteile gegenüber den bisher eingesetzten Werkstoffen bieten.

Über Covestro:
Mit einem Umsatz von 11,7 Milliarden Euro im Jahr 2014 gehört Covestro zu den weltweit größten Polymer-Unternehmen. Geschäftsschwerpunkte sind die Herstellung von Hightech-Polymerwerkstoffen und die Entwicklung innovativer Lösungen für Produkte, die in vielen Bereichen des täglichen Lebens Verwen-dung finden. Die wichtigsten Abnehmerbranchen sind die Automobilindustrie, die Elektro-/Elektronik-Branche sowie die Bau-, Sport- und Freizeitartikel-industrie. Die Covestro-Gruppe produziert an 30 Standorten rund um den Globus und beschäftigte Ende 2014 rund 14.200 Mitarbeiter. Covestro, vormals Bayer MaterialScience, ist ein Unternehmen des Bayer-Konzerns.

Mehr Informationen finden Sie unter www.covestro.com.

Zukunftsgerichtete Aussagen
Diese Presseinformation kann bestimmte in die Zukunft gerichtete Aussagen enthalten, die auf den gegenwärtigen Annahmen und Prognosen der Unternehmensleitung der Covestro AG beruhen. Verschiedene bekannte wie auch unbekannte Risiken, Ungewissheiten und andere Faktoren können dazu führen, dass die tatsächlichen Ergebnisse, die Finanzlage, die Entwicklung oder die Performance der Gesellschaft wesentlich von den hier gegebenen Einschätzungen abweichen. Diese Faktoren schließen diejenigen ein, die Covestro in veröffentlichten Berichten beschrieben hat. Diese Berichte stehen auf www.covestro.com zur Verfügung. Die Gesellschaft übernimmt keinerlei Verpflichtung, solche zukunftsgerichteten Aussagen fortzuschreiben und an zukünftige Ereignisse oder Entwicklungen anzupassen.