innovatiQ TiQ 5: Große Bauteile aus faserverstärktem Nylon-Filament

Mit dem innovatiQ TiQ 5 steht ein System zur Verfügung, das speziell auf die Verarbeitung von Hochleistungspolymeren ausgelegt ist und auch faserbefüllte Materialien prozesssicher verarbeitet.

Additiv hergestellte Bauteile aus Industriepolymeren gewinnen nicht zuletzt deshalb an Bedeutung, weil sie in weiten Bereichen Komponenten aus herkömmlicher Fertigung ersetzen konnten. Insbesondere wenn es um kleinere Stückzahlen geht, ist der 3D-Druck in der konventionellen Herstellung bereits fest etabliert. Die Materialvielfalt und der Trend zu immer spezifischeren Super-Polymeren macht hier kaum eine Vorhersage zur zukünftigen Entwicklung möglich. Wichtig ist, dass die Anwender interessiert bleiben, um aus der Vielzahl an Materialmöglichkeiten die passenden Polymere auswählen zu können. Eine weitere Herausforderung für die additive Fertigungstechnologie ist, auch die faserverstärkten Polymere zuverlässig und über eine entsprechend lange Zeit hinweg verarbeiten zu können. Erschwerend kommt hinzu, Prozesssicherheit beim 3D-Druck von großvolumigen Bauteilen oder Bauteilen mit komplexen Geometrien dauerhaft zu erreichen. Das bedeutet, dass die dafür eingesetzten Maschinen hochflexibel, gleichzeitig aber auch hoch prozesssicher sein müssen.

Faserverstärkte Materialien sind in der Industrie nicht mehr wegzudenken. Eine additive Verarbeitung dieser Werkstoffe stellt eine besondere Herausforderung an die Maschine dar. innovatiQ bietet hierfür zuverlässige Lösungen.

Verarbeitung faserverstärkter Materialien auf 3D-Druckern

Für Filament-Drucker gibt es bereits seit geraumer Zeit speziell entwickelte, faserverstärkte Materialien, die es ermöglichen, robuste Bauteile additiv zu fertigen. Durch die Faserverstärkung verfügen die Teile aus dem 3D-Drucker über ähnlich gute mechanische Eigenschaften wie herkömmlich gefertigte Spritzgussteile, sie sind ähnlich robust und widerstandsfähig, bei hoher Belastbarkeit bleiben sie aber vergleichsweise leicht. Dies sind Eigenschaften, die vor allem bei industriellen und technischen Hochleistungsanwendungen wie etwa in der Automotive-Industrie, zunehmend gefragt sind. Dort sind Bauteile mit Materialien mit bis zu 30 Prozent Faserverstärkung verfügbar.

Herausfordernd: Sehr lange Druckzeiten

Druckzeiten von bis zu 40 Stunden stellen den Materialaustrag und die Düsentechnik ganz besonders auf die Probe. Die abrasiven Zusatzstoffe im Filament führen nicht selten zu Verstopfungen und sorgen für eine starke Abnutzung der Düsen. Selbst der Einsatz von Stahldüsen gewährleistet keinen prozesssicheren Druckprozess. Druckabbrüche oder Fehler im Druckbild des Bauteils sind dann oftmals das Ergebnis – ganz besonders ärgerlich im Zusammenhang mit den bereits erwähnten langen Druckzeiten.

Diesen Problemen konnte innovatiQ mit seinem TiQ 5 3D-Drucker erfolgreich begegnen. Das Unternehmen hat für den TiQ 5 spezielle Düsen entwickelt, die auch im Dauereinsatz den abrasiven Materialien widerstehen. Der Maschinenbau-Rahmen ist eine massive Schweißkonstruktion, der die dynamischen Kräfte während der Fertigungsprozesse problemlos aufnehmen kann. Die Industriesteuerung GestiQ-Pro überwacht alle Prozessparameter und korrigiert kleinere Fehler im Druckprozess. Der Anwender hat jederzeit alle wichtigen Kenngrößen im Blick. Mit Zusatzfunktionen wie etwa der Filament-Überwachung oder Smart-Speed, der von innovatiQ im Markt eingeführten Druckgeschwindigkeitskontrolle, sind unterstützende Sicherheitsfunktionen serienmäßig, die für einen prozesssicheren Druck sorgen. Das ist gerade bei großen Bauteilen mit entsprechend langer Druckzeit mehr als notwendig, um alle Qualitätskriterien vollständig zu erfüllen.

Materialtrocknung bei Faserverstärkung unerlässlich

Neu und eine unerlässliche Ergänzung zum TiQ 5-Drucker ist die von innovatiQ entwickelte neue Materialtrocknungseinheit MiQ 5. Industriematerialien, so auch Nylon-Filament, neigen extrem dazu, Feuchtigkeit aufzunehmen. Die Feuchtigkeitsanteile am Material zerplatzen dann während des Extrusionsprozesses im bis zu 400° C heißen Druckkopf und gefährden die Bauteilqualität enorm. Die Materialtrocknungs-Einheit MiQ 5 entzieht dem Filament über eine Trocknungskammer aktiv die Feuchtigkeit. Die Feuchte wird durch Peltier-Elemente heruntergekühlt und kontrolliert schockgefroren. Diese Mikro-Eispartikel werden in einem nachgelagerten Prozess abgesaugt und aus dem Trockenraum abgeführt. Damit erreicht der MiQ 5 einen Materialtrocknungsgrad von unter acht bis unter vier Prozent Feuchtigkeit. Das ist definitiv der neue Maßstab im Industriedruck. Die Spezialisten von innovatiQ sind der Meinung, dass Materialtrocknung nur mit heißer Luft nicht den von den Materialherstellern geforderten Trocknungsgrad erreicht. Dieser liegt in der Regel bei unter zehn Prozent Feuchtigkeit. Damit ist der MiQ 5 der neue Benchmark für die Materialvortrocknung bei gefüllten Nylon-Filamenten.

Offene Materialplattform, wie üblich

Bei innovatiQ ist man auch mit der Entwicklung und Realisierung des TiQ 5 der Technik-Philosophie treu geblieben, auf eine offene Materialplattform zu setzen. Damit können alle Kunden vom rasant wachsenden und sich immer spezifischer entwickelnden Materialmarkt umfassend profitieren. Die freie Materialauswahl ermöglicht den Kunden auch eine Senkung ihrer Bauteilkosten. Denn speziell im Bereich der technischen Polymere ist eine große Auswahl an Werkstoffen verfügbar. Ein offenes Materialkonzept trägt hier effizient zur optimalen Kombination aus Werkstoff und Fertigungsstrategie bei. Des Weiteren legen die Münchener beim TiQ 5 Wert auf transparente, kundenorientierte Verbrauchs- und Ersatzteilkosten, um auch im Bereich Betriebskosten wirtschaftliche Planungssicherheit und Nachhaltigkeit zu gewährleisten.

Das Gesamtpaket aus XXL-Bauraum, speziell entwickelter Druckkopf- und Düsentechnik sowie industriebasierter Prozesskontrolle macht den TiQ 5 zum High-End-Drucker in der additiven Fertigung von Bauteilen aus fasergefüllten Materialien. Der neue TiQ 5 mit ergonomischem Zugang zum Bauraum und vielen Sicherheitsfunktionen reiht sich nahtlos in das bisherige innovatiQ-Produktprogramm ein.