Hage3D DCU: Qualitätssteigerung im Filamentprozess

Mit der neuen Hage3D Drying and Conditioning Unit – kurz DCU – wird die Vor- und Nachbereitung von 3D-Druck in einem Gerät vereint. Nicht nur wird dafür gesorgt, dass das Filament vor Druckstart einen kritischen Feuchtigkeitsgehalt nicht überschreitet, es ist auch möglich, die mechanischen Eigenschaften des gedruckten Bauteils durch geeignete Konditionierung im Nachhinein erheblich zu verbessern.

Die neue Drying and Conditioning Unit – kurz DCU – vereint die Filamenttrocknung und die thermische Nachbehandlung der fertigen Teile in einem einzigen System.

Die neue Drying and Conditioning Unit – kurz DCU – vereint die Filamenttrocknung und die thermische Nachbehandlung der fertigen Teile in einem einzigen System.

Factbox DCU

Industriesteuerung: Siemens LOGO!

Trocknungskammer:
• Trocknungskammer (mm³): 360 x 390 x 630 mit max. 100 °C
• Fassungsvermögen an Filamentrollen:
• 3 x 750 g + 2 x 4,5 kg
• 1 x 8 kg
• 4 Filamentausgänge für Inline-Trocknen
• Aktiver Abtransport der feuchten Luft

Temperkammer:
• Temperkammer (mm³): 400 x 600 x 420 mit max. 200 °C
• Temperprofile

Anschlüsse:
• CEE/ 230V 16A 3-Polig IP44

Bei hygroskopischen Kunststoffen wie PA oder PETG ist es vor dem Druck notwendig, die Filamente vorzutrocknen, um eine prozesssichere Extrusion zu gewährleisten. Ansonsten bilden sich beim Aufschmelzen des Filaments Dampfblasen, die das Druckbild massiv verschlechtern und die mechanischen Eigenschaften des Bauteils negativ beeinflussen. „Häufig wird dieser Aspekt bei der Fertigung von FDM-Teilen vernachlässigt und die Verwunderung beim Anwender ist dann groß, dass die Teile nicht die geforderte Qualität erreichen“, weiß Thomas Janics, Geschäftsführer der Hage3D GmbH, und ergänzt: „Bei unseren Systemen, wie zum Beispiel dem MEX ONE, sind wir in der Lage, technische Kunststoffe in Produktionsgeschwindigkeit zu drucken. Mit der automatischen Druckbettkalibrierung und einer Closed-Loop-Technologie für präzise Schrittpositionierung sorgen wir maschinenseitig für ideale Bedingungen, damit die Verarbeitung wiederholgenau in guter Qualität abläuft. Da wäre es fatal, wenn ein Manko auf der Materialseite die Druckqualität beeinträchtigen würde.“

Systeme wie der Hage3D MEX ONE zeichnen sich durch höchste Präzision in der Fertigung aus. Diese kann aber nur erzielt werden, wenn auch die Qualität des Filaments stimmt.

Systeme wie der Hage3D MEX ONE zeichnen sich durch höchste Präzision in der Fertigung aus. Diese kann aber nur erzielt werden, wenn auch die Qualität des Filaments stimmt.

Perfekte Filamentvorbereitung als Lösung

Um den Anwendern die Möglichkeit zu geben, das Filament vor der Nutzung in einen definierten Zustand zu versetzen, hat man bei Hage3D die Drying and Conditioning Unit – kurz DCU – entwickelt. In der DCU erfolgt das schnelle Trocknen des Filaments durch Aufheizen der Trocknungskammer auf bis zu 100 °C. Eine zyklische Entlüftung des Trocknungsraums sorgt für den Abtransport der Feuchtigkeit. Dadurch sinkt die relative Luftfeuchtigkeit bzw. der Dampfdruck in der Kammer wird niedriger und das Wasser wird durch die trockene, warme Luft aus dem Filament gezogen. Am Luftausgang wird durch einen speziell für den 3D-Druck entwickelten HEPA-Filter die Ausblasluft von Gerüchen und Kleinstpartikeln gereinigt Am Lufteingang sorgt Silikagel für eine zusätzliche Vortrocknung der Einblasluft. Eine weitere große Stärke der Trocknungskammer ist das große Fassungsvermögen an Filamentrollen sowie die Möglichkeit des direkten Förderns aus der Kammer von bis zu vier Spulen gleichzeitig („Inline-Trocknen“).

Doch nicht nur die Filamentqualität hat Einfluss auf die Bauteilqualität. Häufig unterliegen gedruckte Bauteile unmittelbar nach der Fertigung Materialspannungen oder Inhomogenitäten. Auch diesem Aspekt wurde mit der DCU Rechnung getragen.

Einfluss der Filamentfeuchtigkeit auf die Druckqualität; 
unterer Bereich: vorgetrocknetes Filament;
oberer Bereich: feuchtes Filament.
(Bild: Thought3D Ltd)

Einfluss der Filamentfeuchtigkeit auf die Druckqualität; unterer Bereich: vorgetrocknetes Filament; oberer Bereich: feuchtes Filament. (Bild: Thought3D Ltd)

Temperkammer (Conditioning Unit) als thermische Nachbehandlung

„Gedruckte Bauteile können durch geeignete Wärmebehandlung in ihren Eigenschaften maßgeblich verbessert werden. Dazu werden die Kunststoffteile erhitzt, um ihre Molekularstruktur neu zu ordnen. Innere Spannungen werden dadurch abgebaut und es ergibt sich eine Erhöhung der Bauteilfestigkeit“, weiß Janics. Für diesen Zweck wurde von Hage3D die Temperkammer entwickelt und in die DCU integriert. Diese ist auf bis zu 200 °C aufheizbar und bietet ausreichend Platz für Bauteile von bis zu 600 x 400 x 400 mm³. Für einen gesicherten Prozess sorgen eine gleichmäßige Temperkammertemperatur und eingespeicherte Temperprofile. „Uns war es wichtig, dass die Anwender sämtliche Prozessschritte, die sie für ein perfektes Teil benötigen, einfach und problemlos im Zugriff haben. Darum haben wir auch die Filamenttrocknung und das Tempern in ein einziges System zusammengeführt. Damit ist sichergestellt, dass die Teile, die aus unseren Maschinen kommen, die beste Teilequalität erzielen“, fasst Janics zusammen.

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