3D-Druck: Neues superweiches Kunstharz besser als Silikon?

Bislang haben Ingenieure und Produktdesigner traditionell Formverfahren wie RTV, Spritzpressen und Spritzgießen verwendet, um Kleinserien von Prototypenteilen aus Silikon zu fertigen. Weiche Silikon- und Urethanteile für Anwendungen wie Wearables, medizinische Modelle, Roboterteile und Requisiten für Spezialeffekte werden für gewöhnlich mit Formen oder durch Outsourcing gefertigt.

Jeremy Mikesell, Engineering Manager, Research beim Fahrrad-Hersteller Cycling Sports Group, erläutert eine neue Anforderung, die das Unternehmen nun zu Elastic Resin und zum 3D-Druck führte: “Wir brauchten nun aber ein weicheres Material mit einer höheren Bruchdehnung, um Griff-Prototypen und Rahmenschutzteile produzieren zu können. Bisher hatten wir diese weichen Teile mit Urethan in 3D-gedruckten Formen gegossen. Die Teile, die wir mit Elastic Resin gedruckt haben, simulieren 50-60A TPU sehr gut. Das direkte Drucken von diesen Teilen erspart uns recht viel Zeit und Geld.“ Auf diese Weise sollen künftig mehr Iterationen und kürzere Produktentwicklungszyklen möglich sein.

Biegsam und reißfest

Elastic Resin ist das nun biegsamste technische Material von Formlabs mit einer Shore-Härte von 50A. Zwar sind bereits einige weiche Materialien für den direkten 3D-Druck auf dem Markt verfügbar. Doch Teile aus diesen Kunstharzen halten oft nur einem oder zwei Lastwechseln stand und bieten nicht die Haptik, die von einem silikonähnlichen Teil erwartet wird.

Besonders für den Druck von Werkstücken im Stereolithografie-Verfahren (SLA) kann die Entwicklung weicher Kunstharze eine Herausforderung darstellen. Die Teile müssen äußerst elastisch und gleichzeitig fest genug sein, damit sie beim Drucken nicht reißen – zwei Eigenschaften, die sich für gewöhnlich ausschließen. Elastic Resin bietet eine große Dehnung und eine hohe Energierückgabe. Teile, die mit diesem Material gedruckt wurden, ähneln in Aussehen und Eigenschaften einem Teil aus geformtem Silikon und sind robust genug, um mehreren Lastwechseln standzuhalten. Im Vergleich zum bereits verfügbaren Flexible Resin hat Formlabs die Shore-Härte des neuen Werkstoffs nach eigenen Angaben noch einmal von 80 auf 50A verringert. Statt einer kostspieligen Spezialausrüstung genügt es laut dem Hersteller, seinen vergleichsweise günstigen Form-2-SLA-Drucker per Resin Tank LT umzurüsten.

Elastomer der Zukunft?

Als Einsatzbereiche des besonders weichen Kunstharzes nennt Formlabs künftig unter anderem Wearables, Roboterteile sowie medizinische Modelle. Hier könnte der 3D-Druck herkömmlichen Verfahren wie dem Spritzguss allmählich den Rang ablaufen: Laut einer Untersuchung des Produktionsdruckerherstellers Ricoh werden bis Mitte 2020 rund drei Viertel der kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) in Europa die additive Fertigung verwenden. Als einen der maßgeblichen Gründe stellt die Studie ebenfalls die Vorzüge im Bereich des Prototyping heraus.

- 3D-Druck auf der Hannover Messe 2019 -