Industrielle Silikonteile High-End von Spectroplast

Individualisierte Herzklappen für die Operationsprothetik sind ein Beispiel, was mit den Lösungen von Spectroplast möglich ist.

Manuel Schaffner PhD
CEO der Spectroplast AG

„Unser Ziel ist es, die Herstellung hochpräziser Silikonteile auch als Einzelteil und Kleinserie, wirtschaftlich für den Massenmarkt verfügbar zu machen.“

Schon so manche Neuentwicklung in der Industrie ist aus einer Ausgründung aus einer Universität entstanden. Eine wahre Ideenschmiede ist da die ETH in Zürich. Aus Ihr ist schon manche tolle Idee zur Marktreife gebracht worden. So war es auch bei der Entwicklung der Silikondrucktechnologie von Spectroplast. „Es gibt viele Bereiche im Umfeld der Additiven Fertigung in denen man sich bewegen kann. Das Feld in dem wir uns bei Spectroplast bewegen ist ein Bereich, in dem sich jedoch nicht ganz so viele bewegen. Die additive Verarbeitung von Silikon ist schon etwas speziell“, weiß Manuel Schaffner, PhD in Materialwissenschaften und interdisziplinärer Technologien sowie CEO der Spectroplast AG.

Vor allem technische Komponenten für Einzelanfertigungen und Kleinserien bieten viel Potenzial für Silikonteile.

Markt will flexible Werkstoffe

Meist hat man es in der Additiven Fertigung mit starren Werkstoffen zu tun. Erst in letzter Zeit haben sich Maschinenhersteller und Materialentwickler auch den flexiblen Werkstoffen zugewandt, nicht zuletzt, weil die Industrie einfach flexible Werkstoffe fordert und auch Gummi- und Silikonteile additiv herstellen möchte. Man möchte individualisierte Werkstücke als Einzelstücke oder in kleinen Serien sowie in unterschiedlichen Shore-Härten, die aber beispielsweise spritzgegossenen Teilen in nichts nachstehen.

„Unsere Motivation ist es, das Thema Additive Fertigung von Silikonteilen mit allen damit verbundenen Vorteilen in den Massenmarkt zu bringen. Dazu haben wir eine eigene Maschine entwickelt, mit der wir in der Lage sind, feinste Geometrien zu fertigen und dabei eine unglaubliche Teilequalität bereitzustellen, wie sie sonst in der Additiven Fertigung von Silikon nicht erreicht wird“, erklärt Schaffner.

Speziell die Herstellung kleiner und feiner Komponenten wie selbst eines einfachen O-Ringes kann einen enormen wirtschaftlichen Vorteil bieten.

Spezialwerkstoff Silikon

Silikonverarbeitung erfolgt in der Additiven Fertigung in der Regel über Extrusionsverfahren. Ähnlich dem FDM-Verfahren wird der Werkstoff über eine Austragseinheit auf eine Bauplattform aufgetragen. Die damit verbundenen Schwierigkeiten hinsichtlich feinster Geometrien und Oberflächengüte kennt man aus dem FDM-Verfahren zur Genüge. Das Besondere an der Technologie von Spectroplast ist, dass es ein Stereolithografieprozess ist, bei dem das Ausgangsmaterial mithilfe eines Lasers schichtweise verfestigt wird. Die Genauigkeit und Oberflächengüten, die man aus dem SLA kennt, spiegeln sich auch in den Teilen von Spectroplast wider.

Hochpräzise Silikonteile konnten bislang nur über Spritzgießen hergestellt werden. Seien es feine Dichtungen oder komplexe Silikonelemente mit feinen Lamellen. Immer brauchte man ein sehr genaues Spritzgusswerkzeug und eine entsprechende Maschine dazu. Das machte die Herstellung von Silikonteilen schon immer zur heiklen Rechenaufgabe. Einzelstücke oder Vorserien von Silikonteilen waren dadurch oft unwirtschaftlich und man musste sich gut überlegen, wenn man weitere Prototypen herstellen wolle. Natürlich gab es auch immer die Möglichkeit solche Teile zunächst über SLA als Urform herzustellen und dann mittels Vakuumguss herzustellen, aber auch dafür waren stets mehrere Arbeitsschritte nötig, die eine Herstellung verteuerten.

Individuell bei kurzer Durchlaufzeit

„Wir zielen mit unseren gedruckten Silikonteilen in verschiedene Richtungen. Einerseits erfüllen wir alle nötigen Anforderungen an technische Komponenten und können mit der Digitalen Fertigung von Silikon bis zu 90 % Zeit- und 50 % Kostenersparnisse bringen. Das alles sehr ressourcenschonend und mit 99.9 % weniger Energieaufwand. Andererseits wollen wir im Medizinbereich die Möglichkeit bieten, individualisierte Silikonteile zur Verfügung stellen zu können. Dort mit kurzen Durchlaufzeiten und günstigen Herstellkosten Vorteile in der Gesundheitsversorgung zu erreichen und außerdem auch für die Industrie die Möglichkeit schaffen, Silikonteile für Dichtungen oder andere flexible Bauteile zur Verfügung zu stellen und damit den Werkstoff Silikon auch für Prototypen, Einzelteile und Kleinserien attraktiv zu machen“, verrät Schaffner das Ziel seines Unternehmens.

Auch große Teile möglich

Zunächst tritt das Unternehmen, das seinen Sitz in Zürich hat, als reiner Dienstleister auf. Auf den Maschinen können Teile bis zu einer Größe von entweder 74 x 135 x 110 mm oder in einer Größe von 33 x 400 x 200 mm hergestellt werden. Das sind Größen, mit denen man auf der größeren Anlage durchaus auch Gesichtsmasken herstellen kann. Jedoch liege laut Angabe des Geschäftsführers die Hauptnachfrage eher bei den kleinen Teilen. „Wir haben festgestellt, dass es einen relativ großen Bedarf an hochkomplexen, aber sehr filigranen Teilen, auch bekannt als Mikroteile, aus Silikon gibt. Da sind oft hauchfeine Dichtungen darunter ebenso wie kleinste Dämpfungselemente und Dichtungen oder eben individualisierte Teile für die Medizin“, schildert Schaffner das Anforderungsspektrum.

Langfristig plant man bei Spectroplast die Fertigungssysteme an sich zur Groß-Serienfertigung weiterzuentwickeln und zusätzlich zu den Dienstleistungen auch Maschinenlösungen sowie Materialkonzepte mit anzubieten. Weitere Neuerungen wird es wohl im Spätjahr geben. Mehr will man aus Zürich dazu aber noch nicht verraten, jedoch versichert der Geschäftsführer, dass man gespannt sein darf.