BASF Additive Extrusion Solutions: Von der Chemie zum AM-Teil

BASF baut das Arbeitsgebiet 3D-Druck weiter aus und stärkt seine Marktpräsenz bei Powder Bed Fusion mit neuen Produkten und Formulierungen.

Volker Hammes
Geschäftsführer der BASF 3D-Printing Solutions GmbH

„Für uns bieten offene Geschäftsmodelle die besten Entwicklungsmöglichkeiten für die Kombination Material, Maschine und Prozess. Wir kooperieren mit verschiedenen Maschinenherstellern, weil am Ende für den Kunden nur die Total Cost of Application (TCA) zählt.“

Kaum jemandem ist die BASF als Konzern nicht geläufig. Fast jeder verbindet das Unternehmen mit chemischer Industrie, technischen Kunststoffen und die älteren unter uns auch noch mit Ton- und Videobändern. Doch was hat das Ludwigshafener Traditionsunternehmen mit Additiver Fertigung zu tun? Volker Hammes, der die im September 2017 neu gegründete BASF 3D Printing Solutions GmbH leitet, nennt gleich drei Bereiche, in denen sich BASF den Marktanforderungen der Additiven Fertigung stellt.

„Im Grunde machen wir seit etwa sechs Jahren in der Additiven Fertigung genau das, was BASF am besten kann. Wir finden die geeigneten Werkstoffformulierungen für die Anforderungen der Industrie. Wir haben schnell gelernt, dass sich die industrielle Nutzung der Additiven Fertigung ganz massiv von den Anforderungen, wie man sie aus dem 3D-Druck-Hype kennt, unterscheiden. Die Industrie konfrontiert uns je nach Verfahren mit ganz unterschiedlichen Anforderungen. Darum haben wir unseren Bereich in die vier Untergruppen Additive Extrusion Solutions (AES), Powder Bed Fusion (PBF), Liquid Formulations and Systems (LFS) und Services and Metal Solutions (SMS) unterteilt.“

An diesem Bauteil aus TPU wird die hohe Flexibilität der BASF Materialen verdeutlicht.

Selbstverständnis als Lösungspartner

Als Lieferant für industrielle Werkstoffe sieht sich BASF nicht nur in der Rolle als Bereitsteller bestimmter Werkstoffe und Werkstoffgruppen. „Wir verstehen uns als Lösungspartner der Industrie. Wir erleben häufig die Situation, dass eine konkrete Leistungsanforderung im Raum steht, die mit den bestehenden Werkstoffen in einem bestimmten Verfahren einfach nicht zu erzielen sind. Da ist es dann notwendig, eine Werkstoffrezeptur zu finden, die den Ansprüchen an das fertige Teil gerecht wird. Dazu gilt es, nicht nur den Werkstoff im Blick zu haben, sondern auch das angewendete Verfahren mit zu berücksichtigen. Darum haben wir alle relevanten Verfahrenstechnologien bei uns im Hause, um sowohl mit den Maschinenherstellern als auch den potenziellen Anwendern die geeigneten Prozessparameter zu definieren, die zum gewünschten Ergebnis führen“, geht Hammes ins Detail.

Die spielbare Gitarre bildet eine Storyline über den 3D-Druck mit Polyamiden ab.

Gesamtkosten im Blick

Dabei sei man sich bei BASF dem Leitspruch treu geblieben, kompromisslose Leistung bei akzeptablen Kosten zu liefern. Deshalb beschränkt man sich nicht nur auf Materialrezepturen, die auf die Additive Fertigung abgestimmt sind, sondern denkt den Prozess bis zum Ende. „Uns ist bewusst, dass es beim Material nicht nur um Eigenschaften geht, die den eigentlichen Bauprozess und die daraus resultierenden Materialeigenschaften betreffen. Auch Fragen nach der anschließenden Oberflächenvergütung benötigen wirtschaftlich darstellbare Lösungen. Ob das Teil im Nachhinein geschliffen, poliert oder lackiert werden soll hat entscheidenden Einfluss darauf, wie das verwendete Material zu gestalten ist“, präzisiert Hammes.

In der chemischen Industrie verfügt BASF über das breiteste Materialportfolio, das für die Entwicklung von 3D-Druck-Materialien genutzt werden kann.

Verfahrensspezifische Materialien

Im Bereich der Materialien für pulverbettbasierte Systeme bietet BASF gefüllte und ungefüllte Varianten der Werkstofffamilie Polyamid 6 an. TPU, PA11 und PP-Werkstoffe ergänzen das Materialportfolio und bieten den Anwendern ein breites Feld an Möglichkeiten, konkrete Werkstoffeigenschaften bei ihren Teilen einzustellen.

Im Bereich der Fused Filament Fabrication, einem Teil des AES-Bereiches bei BASF, wird klar unterschieden zwischen den Materialien für das Desktop Printing und den Materialien für industrielle Applikationen. Im Desktop Printing Bereich sind die handelsüblichen Werkstoffe wir PLA, ABS, TPE, PVA, HIPS, ASA etc. verfügbar. Diese werden klassisch für das Prototyping und für Komponenten mit geringeren Ansprüchen an die Materialeigenschaften eingesetzt.

Im Metallbereich greift die BASF historisch bedingt auf ein weites Erfahrungsspektrum zurück.

Industrielle Anforderungen verstehen

Für den industriellen Einsatz hingegen kommt es auf die jeweilige Anforderung des Kunden an, ob Filamente auf die Anforderungen der Kundenanwendung abgestimmt werden müssen. Hier stehen erforderliche mechanische, thermische oder chemische Eigenschaften im Vordergrund. Diese werden entweder durch angepasste Materialrezepturen, Zuschlagstoffe oder aber durch die Definition bestimmter Fertigungsprozessparameter erreicht. Dort geht es schließlich um Funktionsprototypen, Betriebsmittel, Kleinserien- und Serienanwendungen.

Auch im Umfeld der Photopolymere hat sich BASF bereits gut im Markt positionieren können. War es lange ein Problem, langlebige Werkstoffe mit entsprechenden mechanischen Eigenschaften für die Stereolithografie und verwandte Technologien bereitzustellen, hat BASF mit ihren Reactive Urethane Photopolymers Materialien zur Verfügung gestellt, welche die Herstellung hochfester und beständiger Funktionsteile ermöglichen. Aber auch keramische Photopolymere zählen zu den Stärken des Materialspezialisten.

Metall und Services als Portfolioergänzung

Das jüngste Kind in der Materialfamilie stellt jedoch der Bereich Services and Metal Solutions dar, in dem die metallgefüllten Filamente für die Herstellung von Metallteilen im FFF-Verfahren zu finden sind. „Wobei die grundlegende Technologie dahinter viel älter ist. BASF war im Bereich von Ton und Videobändern stark am Markt vertreten. Dabei handelte es sich bereits um Metallpulver, das in eine Kunststoffmatrix integriert wurde. Seit den 80er Jahren ist BASF als Anbieter von Metallpulver Spritzguss Material Catamold® zur Herstellung von Metallbauteilen aktiv, auf deren Technologie auch das Ultrafuse Filament aufbaut. In diesem Bereich greift man bei BASF also auf ein breites Erfahrungsspektrum und Portfolio zurück und beherrscht den Umgang mit dieser Materialkombination. Dieses Know-how haben wir für die metallgefüllten Filamente aufgegriffen und zusammen mit Partnern in eine 3D-Druck-Lösung übertragen“, so Hammes.

Neben den Filamenten deckt dieser Bereich auch noch die notwendige Nachbehandlung der hergestellten Teile ab. Das beinhaltet das Entbindern und Sintern der Grünlinge durch BASF oder deren Partner.

Partner bis zum fertigen Teil

Zusätzlich bieten die AM-Experten von BASF auch Leistungen in der Entwicklung von 3D-Druck-Teilen an. Ob strukturmechanische Überprüfungen per Simulation, Designoptimierung, Topologieoptimierung oder Prozesssimulation – BASF unterstützt ihre Kunden von der Designidee bis zum fertigen Produkt. Das beinhaltet damit selbstverständlich auch das Finish und Coating der Teile. Auch hierfür liegen Lösungen vor, die angepasst auf die jeweilige Materialbasis des Teils am besten geeignet sind. Schließlich besteht die Möglichkeit, sich über die BASF Printing Services sein Teil fertigen zu lassen

„Für uns steht am Ende immer das nutzbare Teil, für das die optimale Kombination aus Material, Maschine und Prozess gefunden werden soll. Dafür stehen wir mit all unserer Erfahrung auf dem Materialsektor und gemeinsam mit unseren Partnern. Das Team der BASF 3D-Printing Solutions nutzt unsere weltweite Präsenz um stets die besten Wege und Prozesse für unsere Kunden zu erschließen. Unser primärer Ansatz dabei ist es, die Technologie für unsere Kunden zu erschließen und mit viel Forschungs- und Entwicklungsaufwand die besten Lösungen bereitzustellen. Daran anknüpfend stellen wir die Prozesse für die jeweiligen Zielindustrien bereit. Nach unserem Verständnis ist es erforderlich, die Anforderungen der jeweiligen Industrien zu verstehen und spezifische Lösungskonzepte anzubieten. Dazu muss man aber erst die Lösungsmöglichkeiten schaffen und entwickeln, damit wirtschaftlich sinnvolle Vorschläge unterbreitet werden können. Wir haben an uns den Anspruch, der Premiumpartner für Pionierleistungen in der Additiven Fertigung zu werden“, fasst Hammes die Vision der BASF AM-Experten abschließend zusammen.

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