Nachhaltige 3D-Druck-Materialien: Fakten von Fiktion trennen

Unter den verschiedenen Innovationen, die der Beruf des Designingenieurs in jüngster Zeit erlebt hat, ist das Wunder der Additiven Fertigung (AM) vielleicht das einflussreichste. Mit weltweit weit verbreiteten AM-Techniken werden Design-Engineering und Fertigung zweifellos in eine neue Entwicklungsära geführt.

3D-Druck ist die bekannteste AM-Methode und hat in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Dass es Ingenieuren den Luxus des Rapid Prototyping bietet, zeugt von seiner revolutionären Natur und ermöglicht es ihnen, ihre Designs in jeder Hinsicht vor der Serienproduktion zu perfektionieren.

Dennoch stehen Ingenieure vor der Herausforderung, den Prozess umweltverträglich und kosteneffizient zu gestalten, damit er in viel größerem Maßstab eingesetzt werden kann.

Dieser Artikel beleuchtet die verschiedenen in der AM verwendeten Materialien. Er gibt einen Überblick über einige der neuesten Entwicklungen der Branche sowie darüber, wie umweltverträglich die Zukunft der AM wirklich ist.

3D-Druck-Materialien: Nicht nur Kunststoff!

Eines der häufigsten Missverständnisse zum modernen 3D-Druck ist, dass nur Kunststoffe verwendet werden – das ist schlicht falsch. Natürlich sind Harze eine beliebte Wahl, da sie in fester Form wünschenswerte Eigenschaften wie Zähigkeit oder Elastizität bieten. SLA (Stereolithografie) und DLP (Digital Light Processing) sind gängige Drucker für Prototypen mit Harzen.

Moderne Designingenieure verfügen jedoch über eine breite Palette druckbarer Materialien, deren Anwendungen von zahlreichen Faktoren abhängen – wie erforderlichen Materialeigenschaften, Kosten, Farbe, Erscheinungsbild und Schichthöhe.

Wenn nicht nur Kunststoff, welche anderen Materialien können für 3D-Druck verwendet werden?

Einige der gängigsten Nicht-Kunststoff-Materialien sind:

• Metalle: Metalle können direkt mit Verfahren wie Pulversintern oder direktem Schmelzen gedruckt werden. Metalle wie Aluminium, Titan und Edelstahl sind bei Ingenieuren wegen hoher Festigkeit und metallischer Oberfläche beliebt.
• Glas: Glas wird kürzlich in der AM für komplex geformte Objekte eingesetzt, die in Bereichen wie Optik und Mikrofluidik entscheidend sind.
• Keramik: Keramik ist wegen ihrer glänzenden, glasierten Oberfläche beliebt. Hochleistungskeramik (technische Keramik) wird in der Automobilindustrie für Kleinteile wie Filter oder Träger für Katalysatoren sowie in der Biomedizin verwendet.
• Organische Verbindungen: Mehrere organische Materialien werden nun für AM-Materialien entwickelt. Sie bieten ausreichende Qualität und können Umweltvorteile bieten. Ein interessantes Beispiel ist Stein: Gesteinspulver wird mit umweltfreundlichem thermoplastischem Polymer PLA (Polylactid) kombiniert, was Produkten sowohl natürliche Optik und Haptik als auch feste Struktur verleiht.

Was kommt als Nächstes?

Betrachtet man den obigen Abschnitt, kann man mit Sicherheit sagen, dass Kunststoffe nicht die einzigen Materialien sind, die additive Fertigungstechniken nutzen. Die Frage nach nachhaltigen Materialien bleibt, die nicht nur Ingenieurinnovation, sondern auch einen grüneren, lebenswerteren Planeten für die Zukunft garantieren.