Der lange Weg vom neu entwickelten Polyurethan zum perfekten 3D

Jun 09, 2024

Chromatic 3D Materials ist ein Unternehmen, das sich in der Branche durch seine 3D-gedruckten Elastomerteile einen Namen gemacht hat, die eine enorm hohe Festigkeit aufweisen und gleichzeitig im Herstellungsprozess flexibel, erschwinglich und nachhaltig sind. Neben der Herstellung von flachen O-Ringen, L- und T-Dichtungen sowie verschiedenen Arten von Flanschdichtungen liegt der Schwerpunkt von Chromatic 3D insbesondere auf der Herstellung anspruchsvoller, kundenspezifischer Komponenten. Eine Kombination aus additiven Verfahren und chemischen Reaktionen bildet die technische Grundlage dieser Fertigungsverfahren. Bart Engendahl, Geschäftsführer der Chromatic 3D Materials GmbH, gibt einen Überblick darüber, wie die erfolgreiche Zusammenarbeit mit Ingenieuren aus dem Business Development-Team von ViscoTec begann – und daraus eine fruchtbare Zusammenarbeit entstand, die bis heute andauert.

Wann haben Sie das Chromatic 3D-Team zum ersten Mal getroffen?

Bart Engendahl: Wir haben Felix Gruber aus dem Bereich Business Development Additive Manufacturing von ViscoTec auf der Formnext 2019 getroffen. Zusammen mit meiner Kollegin Cora Leibig, die CEO von Chromatic 3D Materials Inc. ist, kamen wir zum ersten Mal miteinander ins Gespräch Dort.

Gab es dafür einen bestimmten Grund oder war es zunächst nur reines Interesse?

Bart Engendahl: Nein, es gab tatsächlich einen Grund für die Begegnung: Bei Chromatic 3D waren wir auf der Suche nach einem Extruder. Insbesondere eines, das mit der 3D-Druck-Steuerungssoftware kompatibel wäre. Wir wollten auch, dass es zweikomponentiges Polyurethan dosieren kann, worüber wir viel mit Felix Gruber von ViscoTec gesprochen haben.

Wie ging Chromatic 3D bisher mit der Handhabung von Flüssigkeiten um?

Bart Engendahl: Unsere Ingenieure hatten unter anderem Tests mit kolbengetriebenen und pneumatischen Dosiersystemen durchgeführt. Aber damit waren wir nicht besonders zufrieden.

Wissen Sie, welche Ergebnisse dabei herauskamen und welche Schlussfolgerungen konnten Sie daraus ziehen?

Bart Engendahl: Die größten Knackpunkte bei diesen Tests waren die Genauigkeit und die Konsistenz der Durchflussrate. Diese waren für Chromatic 3D und das, was wir erreichen wollten, nicht zufriedenstellend.

Welche Lösungsansätze konnte ViscoTec hier einbringen?

Bart Engendahl: Die ViscoTec-Ingenieure aus dem Bereich Business Development – ​​darunter auch Simon Kasböck – erkannten sofort das Potenzial ihrer Druckköpfe für Zweikomponentenmaterialien. Diese erreichen einen theoretischen Volumenstrom zwischen 0,03–6,00 ml/min pro Druckkopfhälfte. Damit lassen sich verschiedenste Materialien dosieren, wie zum Beispiel Silikone, Polyurethane, Epoxidharze, Acrylate oder Polyesterharze, um nur einige Beispiele zu nennen.

Gibt es neben den bereits erwähnten Dichtungen noch weitere Produkte, die sich besonders gut für die Fertigung durch Chromatic 3D eignen?

Bart Engendahl: Eine Nische, die Chromatic erfolgreich bedient, ist die Herstellung von Teilen, die derzeit am Markt kaum nachgefragt werden, aber für den Betrieb von Maschinen oder Anlagen von entscheidender Bedeutung sind. Die Möglichkeit, diese „Ersatzteile“ schnell drucken zu lassen, spart den Verantwortlichen in der Branche viel Zeit und Geld. Dies verdeutlicht beispielsweise ein Polyurethan-Puffer, der für ein Drehgestell aus dem Jahr 1967 angefertigt werden musste. Ohne Materialdaten und nur mit einer alten 2D-Zeichnung wäre der Versuch, ein solches Teil zu reproduzieren, viel zu teuer gewesen. Ausgehend von einem gleichwertigen Bauteil erstellte Chromatic 3D ein 3D-Modell, druckte es aus hochwertigem Material und testete es. Dadurch konnte der Kunde schnell und kostengünstig ein Ersatzteil erhalten.

Welchen Beitrag leistet ViscoTec zu diesen Prozessen?

Simon Kasböck: Wir sind nicht nur ein Kooperationspartner, sondern auch ein Technologielieferant und ein Support-Service bei der Fehlerbehebung. Selbstverständlich fertigt Chromatic 3D seine Komponenten ausschließlich auf 3D-Druckern. Und diese werden nicht nur im eigenen Haus entwickelt, sondern auch dort gebaut. Unsere vipro-HEAD 5/5 Druckköpfe sind Teil dieser anspruchsvollen 3D-Drucktechnologien. Wir von ViscoTec haben Chromatic 3D bei der Integration der vipro-HEADs in ihre RX-Flow™-Druckertechnologie unterstützt. Natürlich achten wir auch darauf, welche unserer Kunden von Chromatic 3D-Anwendungen profitieren könnten.

Können Sie etwas mehr zum Material und zur Technologie sagen?

Bart Engendahl: Wir haben sowohl das RX-AM™-Material als auch die Technologieplattform für die additive Fertigung entwickelt. Die auf der Plattform verwendeten Harze werden selbst entwickelt. Die Harzentwicklung ist etwas, was Chromatic 3D von anderen Marktteilnehmern unterscheidet – es ist fast ein Alleinstellungsmerkmal für das Unternehmen. Dichtungen sind für Anwendungen wie den Bau von Maschinen, Zügen oder Autos und sogar für die Innenausstattung von Flugzeugen gefragt. Damit erfüllt Chromatic 3D die in der Luft- und Raumfahrtindustrie zwingend einzuhaltenden Anforderungen hinsichtlich der Entflammbarkeit.

Warum sind Dosiergeräte für diese Harze so wichtig?

Simon Kasböck: Einfach ausgedrückt hängt die Qualität des Endprodukts von Chromatic 3D vollständig von einem zuverlässigen und präzisen Flüssigkeitshandhabungsprozess ab. Nur so können wir präzise Bauteile in der vom Kunden vorgegebenen Materialqualität liefern.

Welche Hürden musste das vereinte Team überwinden?

Bart Engendahl: Die Tests, die wir bei Chromatic 3D Materials durchgeführt haben, dauerten etwa ein Jahr. Erst dann zeigte das 3D-Druckharz Eigenschaften, die einen Druck in der gewünschten hohen Qualität ermöglichten. In dieser Zeit entwickelte Chromatic 3D auch neue Slicing- und Nachbearbeitungssoftware. Das Format unserer Zusammenarbeit erwies sich als optimal: Chromatic 3D ist der Experte für Materialformulierung und -konfiguration…

Simon Kasböck: …Und ViscoTec übernahm die Verantwortung für die Dosiertechnik. Gemeinsam haben wir für ein sehr komplexes Material das perfekte Druckverfahren etabliert und im Zuge unserer Zusammenarbeit sogar eine Vier-Komponenten-Variante entwickelt und vollständig umgesetzt. Das hat hervorragend geklappt, da Chromatic 3D die entsprechenden Materialien entwickelt und vollständig für den jeweiligen Prozess konfiguriert hat. Im Gesamtpaket sehen wir alle großes Potenzial für den Chromatic 3D-Herstellungsprozess: Die hervorragenden Materialeigenschaften und der stabile Prozess ermöglichen eine einfache Skalierung.

Was sind die nächsten Schritte?

Simon Kasböck: Wir werden Chromatic 3D weiterhin dabei unterstützen, den Dosierprozess und alles, was sich daraus ergibt, zu optimieren. Selbstverständlich bleiben wir auch in Zukunft bei Sonderaufgaben mit an Bord, etwa bei der Entwicklung neuer Varianten unserer Druckköpfe. Die additive Fertigung mit Flüssigkeiten und Pasten ist derzeit noch nicht so bekannt wie beispielsweise Filament-3D-Druck oder selektives Lasersintern. Unternehmen wie Chromatic 3D können das Potenzial der Technologie unter Beweis stellen – und das ist äußerst wichtig für unsere Geschäftsentwicklung.