Cubic Ink: Oft reichen Standard-Photopolymere

Altana Cubic Ink Standardharze, die auch auf marktüblichen LCD-Geräten verarbeitet werden können.

André Salié
Business Development Manager, Altana Cubic Ink®

„Natürlich muss in Branchen wie der Medizintechnik und der Luft- und Raumfahrt eine fundierte Materialqualifizierung stattfinden. Für viele andere Anwendungen genügen aber meist Standardmaterialien, um die Anforderungen abzudecken.“

„Natürlich sind zertifizierte Materialien wichtig – aber eben nicht für jede Anwendung“, stellt André Salié, Business Development Manager bei Altana Cubic Ink®, klar. „Insbesondere im Bereich der allgemeinen industriellen Anwendungen oder bei Funktionsprototypen reicht in den meisten Fällen ein verlässliches Standardmaterial völlig aus.“ Überzogene Anforderungen behindern Innovation

In der additiven Metallfertigung haben sich im Laufe der Jahre teils übertriebene Anforderungen an die Qualitätssicherung etabliert. Christoph Hauck, Geschäftsführer von Toolcraft, brachte es einst treffend auf den Punkt: „Wenn wir bei CNC-Teilen dieselben QS-Maßnahmen anwenden müssten, wie man sie uns oft bei AM-Teilen vorschreibt, könnten wir diese kaum wettbewerbsfähig anbieten.“ Diese Denkweise hat sich mittlerweile auch auf polymerbasierte Anwendungen übertragen. Dabei sprechen die Marktzahlen eine klare Sprache: Über 75 % des industriellen 3D-Druckmarkts entfällt mittlerweile auf Anwendungen jenseits von Luft- und Raumfahrt oder Medizin. Dort, wo keine besonderen biokompatiblen, flammhemmenden oder hochtemperaturstabilen Eigenschaften gefragt sind, reichen Standardmaterialien aus – vor allem im Bereich der Photopolymere, etwa bei DLP- oder SLA-Anwendungen.

Handorthesen, gedruckt aus Cubic Ink High Performance 4-4800 VP, verschieden eingefärbt.

Photopolymere: unterschätzt, aber leistungsfähig

Ein gutes Beispiel für solche Materialien sind die Produktlinien von Cubic Ink, einer Marke der Altana New Technologies GmbH. Sie wurden speziell für industrielle Standardanwendungen entwickelt – mit Fokus auf reproduzierbare Eigenschaften, hohe Detailtreue und stabile mechanische Parameter.

„Unsere Materialien erfüllen das, was die meisten Anwendungen wirklich brauchen – ohne den Ballast eines überfrachteten Zertifizierungsapparats“, betont André Salié. „Wir sehen leider viel zu oft, dass Kunden den Eindruck haben, ohne UL94-Zertifizierung oder vollständige Biokompatibilität sei ein Material praktisch wertlos. Das ist aber nur für einen Bruchteil der Anwendungen wirklich relevant.“

Schlauchverbindungsstück, gedruckt aus Cubic Ink Tough 2100 VP.

Luftfahrt und Medizin: Ja – aber nicht der Maßstab für alle

Natürlich ist unbestritten, dass Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik oder der Dentalbereich hohe Anforderungen an Werkstoffe stellen müssen. Bauteile im Flugzeug oder Implantate im menschlichen Körper unterliegen nachvollziehbar strengen Regularien. In solchen Fällen führt kein Weg an umfassender Materialqualifizierung vorbei – inklusive Batch-Verfolgung, Alterungsnachweisen und vollständiger Rückverfolgbarkeit. Aber dieser Maßstab lässt sich nicht ohne Weiteres auf einen Halter für ein Prüfsystem in der Produktion oder eine Gehäuseabdeckung in der Elektronik übertragen. „Hier geht es um Funktionalität und Effizienz – nicht um Regulatorik“, sagt Salié. „Gerade für solche Anwendungen bietet Cubic Ink die nötige Materialplattform mit einem sehr guten Preis-Leistungs-Verhältnis.“

Element für Gebäudeelektrik, 3D-gedruckte Innenteile, die später mit im Spritzguss hergestellten Rahmen kombiniert werden.

Der Vergleich mit Metall-3D-Druck: Ein Lehrstück

Gerade im Metall-3D-Druck zeigt sich die Schere zwischen Anspruch und Wirklichkeit besonders deutlich. Während konventionelle Fertigungsmethoden mit etablierten QS-Prozessen arbeiten, sind additive Verfahren oft gezwungen, zusätzliche Validierungen zu durchlaufen – obwohl die gleichen Bauteile in ähnlicher Qualität bereits im Markt bestehen. „Diese Praxis hat sich teils aus Unwissenheit, teils aus Angst vor Haftungsfragen etabliert“, erklärt ein Industrieanwender im Gespräch. „Aber sie lähmt den Einsatz der Technologie gerade dort, wo sie eigentlich Effizienzgewinne bringen sollte.“ Standardmaterialien als Schlüssel zur Industrialisierung

Um die additive Fertigung breiter in der Industrie zu verankern, braucht es einen realistischeren Umgang mit Materialanforderungen. Genau hier setzt die Strategie von Altana mit Cubic Ink an: Statt für jede Anwendung ein neues Spezialmaterial zu entwickeln, geht es darum, mit wenigen, aber zuverlässigen Photopolymeren einen Großteil des Marktes abzudecken. „Unser Fokus liegt auf der Stabilisierung industrieller Prozesse – nicht auf einer Materialflut“, so Salié. „Wenn ein Kunde ein Bauteil für ein Displaygehäuse, eine Dichtungsaufnahme oder eine Formplatte braucht, dann zählt vor allem, dass es funktioniert, wirtschaftlich ist und reproduzierbar gefertigt werden kann.“

Im 3D-Druck erzeugte Mold mit eingespritztem Objekt aus Cubic Ink® Mold 400 VP.

Mehr Pragmatismus wagen

Es ist Zeit, die Additive Fertigung aus der Nische der Spezialanwendungen zu holen. Der Schlüssel liegt nicht nur in besseren Maschinen oder neuen Verfahren – sondern vor allem in einem realistischen Umgang mit Materialien. Photopolymere wie die von Cubic Ink zeigen, dass industrielle Qualität auch ohne übertriebene Zertifizierung erreichbar ist. Natürlich darf man Sicherheitsanforderungen und Normen nicht leichtfertig ignorieren. Aber genauso wenig sollte man die Additive Fertigung durch unangemessene Maßstäbe ausbremsen. Denn gerade in Zeiten von Lieferkettenproblemen, Fachkräftemangel und steigendem Innovationsdruck gilt: Besser heute standardisiert starten als morgen mit der Zertifizierung scheitern. Ganzheitlicher Ansatz ist wichtig

Ein oft übersehener Aspekt im industriellen 3D-Druck ist das Postprocessing – dabei entscheidet gerade dieser Prozessschritt maßgeblich über die finale Bauteilqualität. Bei Altana verfolgt man daher konsequent einen ganzheitlichen Ansatz. „Wir sehen nicht nur das Material, sondern den gesamten Prozess“, betont André Salié. „Deshalb liefern wir zu unseren Photopolymeren auch verlässliche Empfehlungen für Reinigung, Aushärtung und Lagerung.“ Die richtige Kombination aus Belichtungsparametern, Reinigung und Nachhärtung (Curing) ist entscheidend, damit ein Bauteil seine mechanischen Eigenschaften optimal entfalten kann. Nur wenn alle Prozessschritte aufeinander abgestimmt sind, entstehen reproduzierbare Ergebnisse. Hier zeigt sich der Anspruch von Cubic Ink, Materialien nicht nur zu liefern, sondern die Anwendung industriefähig zu machen.

Beispiel aus der Praxis: Additiver Formenbau für Spritzguss

Ein besonders überzeugendes Beispiel findet sich in der Anwendung von Cubic Ink® Mold zur Herstellung additiver Formen für das Spritzgießen – eine Innovation, die Altana in Kooperation mit dem Unternehmen SK Industriemodell GmbH realisiert hat.

Die SK Industriemodell GmbH aus Übach-Palenberg (D) fertigt seit Jahren Prototypen und Kleinserien mit klassischem Aluminium- oder Stahlwerkzeugbau. Im Rahmen des 3D-gedruckten „Print & Inject“ Projekts kamen erstmals Werkzeugeinsätze aus dem Cubic Ink® Mold 400 VP-Material zum Einsatz – vollständig additiv hergestellt, mit thermoplastfähigem Endmaterialeinsatz und druck- sowie temperaturbeständig bis 350 °C (Spritzdruck bis 400 bar, Nachdruck bis 900 bar). Die wesentlichen Vorteile dieser Lösung sind, dass maßgenaue und funktionale Bauteile im Original-Spritzgusswerkstoff mit komplexer Geometrie und reproduzierbarer Qualität im Originalwerkstoff hergestellt werden können. Zusätzlich ist der Formenbau schneller und kosteneffizienter und kommt ohne teure Metallwerkzeuge aus.

„Diese Technologie wird immer wichtiger für die Entwicklung von Spritzgießanwendungen“, fasst André Salié zusammen: „Die Cubic Ink Mold-Materialien erlauben es, in der Entwicklungsphase schnell und wirtschaftlich Vorserien im Originalwerkstoff zu fertigen – ohne klassischen Werkzeugbau.“ Dieses Referenzprojekt demonstriert eindrucksvoll: Für viele technische Anwendungen sind industrietaugliche Photopolymere nicht nur ausreichend, sondern oft sogar vorteilhafter als traditionelle Werkstoffe – insbesondere dann, wenn Zeit, Kosten und Flexibilität im Vordergrund stehen. „Das Beispiel zeigt, dass Photopolymere weit mehr leisten können, als ihnen oft zugetraut wird“, erklärt André Salié. „Voraussetzung ist allerdings ein strukturierter Prozess und ein gutes Verständnis der Materialeigenschaften – genau das bieten wir unseren Kunden.“