Cubicure Caligma: Heiß auf Serien - 1zu1 setzt auf Hot Lithography

Die 3D-Druck-Technologie Hot Lithography von Cubicure vereint die Vorteile der Stereolithografie und des Selektiven Lasersinterns. (Foto: 1zu1)

Am Ende zählt die Qualität – wie die Bauteile entstehen, ist sekundär. Wichtig ist vielmehr, wie viel Hitze der Kunststoff verträgt und wie stark er ohne Einbußen belastet werden kann. Die Anwendung gibt die Richtung vor und bestimmt das Material. „Wer heute auf 3D-Druck für Serienteile setzt, will zuverlässige Resultate. Wir liefern sie und erweitern dafür laufend unser Portfolio“, erzählt Thomas Kohler, CEO von 1zu1. Neueste Anschaffung: Hot Lithography von Cubicure. Die patentierte Technologie des österreichischen Anbieters vereint die Vorteile von Stereolithografie (SLA) und Selektivem Lasersintern (SLS).

Schnell, flexibel, genau und kostengünstig ist die Additive Fertigung schon heute. Bei bis zu 100.000 kleinformatigen, komplexen Kunststoffteilen gibt es kaum ein effizienteres Verfahren. Schließlich vereint ein 3D-Druck-Bauteil dank geometrischer Rundum-Gestaltungsfreiheit oft mehrere Komponenten in einem Element. Das spart Montagezeit, erfordert keine teuren Werkzeuge, ermöglicht personalisierte Komponenten und erleichtert spätere Designanpassungen. Einziger Haken: das Material. Pulverisierte Kunststoffe (Polyamide) haben mechanisch gewisse Grenzen. Bei 1zu1 werden diese jetzt mit Hot Lithography überwunden.

1zu1 fertigt per Hot Lithography filigrane, stabile und langlebige kleine Kunststoffbauteile für Serienanwendungen. (Foto: Cubicure)

Timmy Eigster
Fertigungsleiter Stereolithografie bei 1zu1

„Schon in den ersten Tagen lieferte die Anlage hochwertige Bauteile mit einer beeindruckenden Wiederholgenauigkeit von 0,05 Millimetern, schönen Oberflächen und perfekten Abbildungen von filigranen Strukturen und kleinen Löchern.“

Material ist zentral

Die Idee ist so simpel wie genial: Das Material ist zentral und bestimmt den Fertigungsprozess. Eine höhere Viskosität der Ausgangsstoffe schafft stärkere, langlebigere und temperaturbeständigere Bauteile. Statt der herkömmlichen Werkstoffe kommen bei der Hot Lithography speziell entwickelte hochviskose Harze zum Einsatz. Sie sorgen für die gewünschten thermomechanischen Eigenschaften der Endbauteile, können individuell modifiziert werden und vergrößern so das Anwendungsfeld des industriellen 3D-Drucks deutlich.

„Die Stereolithografie greift seit jeher auf leicht verfügbare Rohstoffe wie Coatings für Möbel oder Nagellack zurück – mit erwartbar überschaubaren Resultaten. Das enorme Potenzial des Verfahrens wurde bisher einfach nicht genutzt“, erklärt Professor Jürgen Stampfl von der TU Wien. Der Werkstoffwissenschaftler war maßgeblich an der Entwicklung der Technologie beteiligt. Das Team von Cubicure und der TU Wien drehte den Spieß um und formulierte Harze, die die Bedürfnisse des Marktes für serienreife Produkte decken. „Passgenaue Einsätze in der Kieferorthopädie erfordern andere Eigenschaften als Elektronikstecker für Mobilitätsanwendungen. Mit den Materialien von Cubicure ist alles möglich – sogar transparente Teile“, berichtet Stampfl.

Ein weiterer Meilenstein war die Entwicklung passender lithographischer Druckverfahren, um die hochviskosen Harze präzise verarbeitbar zu machen. „Ausgehend von unseren universitären Vorarbeiten mit keramischen Slurries entwickelte Cubicure ab 2015 industrietaugliche Druckprozesse für gefüllte und ungefüllte Kunststoffe. Die Systeme hatten von Anfang an das Ziel, auch Großserien bedienen zu können. Diese Kombination aus hauseigener Materialentwicklung, industriellem Maschinenbau und enger Verzahnung mit Forschungsinstitutionen stellt ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal von Cubicure dar. Mit unserer Technologie können Kunststoffe auf ihren Anwendungszweck maßgeschneidert werden“, betont Robert Gmeiner, Managing Director und CTO von Cubicure.

Auf der Kleinanlage Caligma® werden Prototypen und Kleinserien gedruckt, die im nächsten Schritt auf der Großanlage Cerion® in Serienproduktion gehen. Alle Cubicure-Systeme verarbeiten dieselben Materialien.

Vielfalt ohne Kompromisse

Die Materialien schmelzen nicht und halten im fertigen Zustand bis zu 300 Grad Celsius stand. In Verbindung mit starker Zugfestigkeit (bis zu 90 Megapascal) und ebenso guter Bruchdehnung (bis 35 Prozent) erfüllen die überaus genauen Bauteile alle Kriterien für Serien. Sieben Werkstoffe schaffen die Basis für hochpräzise, temperaturbeständige, schlagzähe, halogenfreie, sterilisierbare, elastische und flammfeste Kunststoffteile. „Kunststoffe müssen heute vor allem leistungsfähig sein. Bei den wichtigsten Kennwerten gehen wir keine Kompromisse ein“, sagt Jürgen Stampfl.

Ob Stecker, Schnappverbindung, Fitting oder komplexes Element: Eine Detailauflösung von 0,05 Millimetern und Wandstärken ab 0,1 Millimeter erlauben filigrane und doch starke Strukturen. Noch ein großes Plus im Vergleich zum Lasersintern: Bei der Hot Lithography ist keine Nachbearbeitung nötig. Die Oberfläche muss also nicht mehr geglättet werden. „Das erhöht das Tempo und verringert die Kosten. Schon nach dem Druck gleicht die Qualität dem Spritzgießen. Bei der Stückzahl gibt es keine Grenzen. Bei passender Geometrie ist das Verfahren sogar für Millionenstückzahlen die ideale Lösung, wie aktuelle Projekte zeigen“, berichtet Thomas Kohler.

Schnellstart bei 1zu1

Timmy Eigster bedient die neue Maschine. Der Fertigungsleiter für Stereolithografie bei 1zu1 lobt die einfache Handhabung: „Schon in den ersten Tagen lieferte die Anlage hochwertige Bauteile mit einer beeindruckenden Wiederholgenauigkeit von 0,05 Millimetern, schönen Oberflächen und perfekten Abbildungen von filigranen Strukturen und kleinen Löchern. Mittels Feintuning der Parameter konnten wir schnell noch bessere Ergebnisse für unsere Kunden erzielen.“ Das Serienpotenzial der Materialien ist das eine. Für die zeitige und kosteneffiziente Realisierung ist Automatisierung gefragt. Mit einer automatischen Auswaschanlage kann der Prozess nochmals beschleunigt werden. Die schnellen Materialwechsel sind ebenfalls ein Trumpf: Schon nach 20 Minuten kann der nächste Job gestartet werden. „Das macht uns extrem flexibel“, freut sich Eigster.

Schicht für Schicht zur Serie

1zu1 steht für 3D-Druck mit höchster Präzision – vom Prototyp bis zum funktionstauglichen Kunststoffbauteil. Das Hightech-Unternehmen setzt als Spezialist für hochwertige Prototypen und Serien auf die neuesten am Markt verfügbaren 3D-Druck-Technologien. 1zu1 betreibt unter anderem drei SLS-Hochleistungsanlagen P500 von EOS, nutzt die FDR-Technologie (Fine Detail Resolution), chemische Glättsysteme und automatisierte Strahlanlagen. Hot Lithography ist die logische Erweiterung des Maschinenparks – und der nächste Schritt auf dem Weg zur selbstverständlichen additiven Serienfertigung.

„Bei Cubicure kombinieren wir die freie und flexible Formgebung des 3D-Drucks mit Performance-Kunststoffen. Partner wie 1zu1 schöpfen das volle Potenzial der digitalen Fertigung auf industriellem Niveau in der Praxis aus“, freut sich Markus Kury, Chief Product Officer von Cubicure. „Die Einführung von Hot Lithography erweitert unser Portfolio. Gemeinsam mit der Prototal-Gruppe stellen wir die Weichen für die Zukunft und unterstützen unsere Kunden als Allround-Servicepartner für 3D-Druck-Serien. Mit dem technologischen Fortschritt sind Millionen-Stückzahlen nur noch eine Frage der Zeit“, ist Thomas Kohler überzeugt. Die innovative Technologie ist international verfügbar: Über die Prototal-Gruppe bietet 1zu1 kleine, feine Kunststoffserienteile von Skandinavien über Großbritannien und die DACH-Region bis nach Italien an.

Cubicure auf der Formnext: Halle 11.1, Stand E38