Lehvoss: Nachhaltige AM-Materialien für funktionale Bauteile auf Basis von thermoplastischen Hochleistungs-Compounds

Auf der Formnext 2021 wird die Lehvoss Group innovative, polymerbasierte Materialien für den anspruchsvollen 3D-Druck und deren Anwendungen vorstellen. Es wird demonstriert wie hohe Ansprüche der Endkunden bezüglich Produktqualität, Reproduzierbarkeit und Verarbeitbarkeit Berücksichtigung finden. Dabei stehen die Themen Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit ebenso im Fokus.

Nachhaltige Lösungen - Rezyklierte und wiederverwertbare Materialien für FFF – Ersatz von nicht rezykliebaren Werkstoffen
Auch im Bereich 3D-Druck wächst der Bedarf für nachhaltige Materialien. Darauf reagiert die Lehvoss Gruppe proaktiv mit der Markteinführung von „Luvocom“ 3F eco PET. Es basiert den weiteren Anbieterangaben zufolge zu 90 Prozent auf recyceltem PET. Konzipiert ist „Luvocom“ 3F eco PET für die Verfahren FFF (Fused Filament Fabrication) und FGF (Fused Granulate Fabrication). Wie alle Produkte aus der Produktlinie „Luvocom“ 3F, besticht auch dieses Material durch eine sehr gute Verarbeitbarkeit bei herausragenden Produkteigenschaften. Einsatzbereiche sind funktionale Prototypen und Serienteile, in zahlreichen Industrien, wie beispielsweise Maschinenbau, Automobilbau und Medizintechnik.

3D-gedruckte Halterung aus „Luvocom“ 3F eco PET 50291 BK - (Bilder: Lehvoss).

Das erste verfügbare Produkt ist das „Luvocom“ 3F eco PET 50291 BK, eine unverstärkte, schwarze Type mit einem exzellenten Oberflächenfinish. Die Temperaturbeständigkeit liegt bei bis zu 125°C, bei gleichzeitig geringer Wasseraufnahme. Mit den genannten Eigenschaften biete es deutliche Vorteile gegenüber PETG, einer sonst im Markt verwendeten PET-Variante im 3D-Druck.

Neben der Entwicklung von Materialien sind auch ganzheitliche Betrachtungen für die Verringerung des CO2-Fußabdruckes wichtig. Die Erstellung kosten- und handhabungsoptimierter Laminiernormale (Laminierformen oder Laminierwerkzeuge), zur Fertigung hochentwickelter Orthesen aus CFK-Laminaten erfolgt heutzutage noch mittels duroplastischer PU-Formschäume. Diese werden gefräst und dadurch entsteht Abfall wie auch bei der späteren Entsorgung der Formen.

3D-gedruckte Form für die Fertigung von CFRP-Orthesen

Für eine Fallstudie wurde mit dem Unternehmen adViva der Formherstellprozeß mittels 3D-Druck betrachtet. Als Werkstoff wurde „Luvocom“ 3F PET CF 9780 BK ausgewählt. Dieser zeichnet sich durch hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit aus. Zudem ist er chemisch gut beständig und einfach zu verdrucken. Verfahrensbedingte Anforderungen, wie die erforderliche Wärmeformbeständigkeit und Feuchtefreiheit für den Aushärteprozess im Ofen-Vakuumverfahren, erfüllen die gedruckten Laminierformen uneingeschränkt. Da bereits in der Konstruktion des Modells auf minimalen Materialeinsatz geachtet wird – unterstützt durch die hohen Festigkeiten des gewählten 3D-Druckmaterials -, kann mit geringem Infill (Stützstruktur im Bauteil) gearbeitet werden. Dadurch fällt ein noch geringeres Materialvolumen als Reststoff an. Das „Luvocom“ 3F PET CF 9780 BK kann getrennt gesammelt und dem technischen Kunststoffrecycling zugeführt werden. Nach dem Vermahlen der Bauteile können zum Beispiel über das Spritzgießen neue technische Teile entstehen. Bei Etablierung des Verfahrens in dieser Anwendung kann ein sortenreiner Materialrücklauf organisiert werden.

Automotive SLS-Materialportfolio
Die Lehvoss Group präsentiert ein ganzes Paket an „Luvosint“-Materialien, abgestimmt auf Anforderungen der Automobilindustrie, auf Basis von PP, PA12 und PA6. Alle Materialien seien sehr kostengünstig. Im Gegensatz zu bestehenden Materialien sind „Luvosint“-Materialien vollständig wiederverwendbar, es müssen keine gebrauchten Pulver entsorgt werden. „Vor dem Hintergrund der aktuellen Mikroplastik- und Nachhaltigkeitsdebatte ist ein Einweg-SLS-Pulver für den industriellen Einsatz ein No-Go“, sagt Marcus Rechberger, Produktmanager „Luvosint“. Materialien des Automotive-Portfolios sind demnach bereits vollständig schwarz eingefärbt, sodass kein zusätzlicher Färbeprozess erforderlich sei. Alle Materialien bieten eine hohe Stabilität, die es ermöglicht, beispielsweise „Luvosint“ PA6 8834 BK bei höheren Sauerstoffgehalten in SLS-Maschinen zu fahren, was viel Stickstoff spare. Für „Luvosint“ PA12 9270 BK arbeitet Lehvoss mit dem SLS-Dienstleister cirp GmbH, mitten im Zentrum der deutschen Automobilindustrie, zusammen. cirp konzentriert sich auf hochwertige Automobilbauteile.

Anwendungsbeispiel für Hybridtechnologie: Blobber Fahrradsattel
Lehvoss präsentiert ein perfektes Anwendungsbeispiel für Hybridtechnologie, eine effektive Kombination aus SLS-Pulverdruck und traditionellem Gießen. „Blobber“ ist der Produktname eines neuen Fahrradsattels, der in Österreich erfunden und von „Nemeton“, einem österreichischen Ingenieur- und 3D-Druckunternehmen, entwickelt wurde. Nemeton ist Experte in der Polyurethanverarbeitung und intensiver Anwender von „Luvosint“ TPU X92A. Blobber bietet ein neues Konzept zum Anpassen von Fahrradsätteln für jeden Fahrer. Kern der Erfindung ist ein aufblasbares und abnehmbares Satteloberteil. Das Oberteil besteht aus einer Schale, die mittels PU-Guss hergestellt wurde. Die Schale ist wiederum um eine innere SLS-gedruckte Gitterstruktur herum gebaut. Hierfür kommt „Luvosint“ TPU X92A zum Einsatz. Dieses Hybridkonzept garantiert den abschließenden Anbieterangaben zufolge Leistung, Komfort und Kosteneffizienz. „Wir haben ein sehr herausforderndes TÜV-Testprogramm durchlaufen, deshalb setzen wir auf „Luvosint“ TPU X92A, das die festesten gedruckten Bauteile Drucke auf dem Markt ermöglicht“, sagt Harald Stepanovsky. Der Blobber Sattel soll demnächst auf öffentlichen Leihrädern in Österreich zu sehen sein.

Formnext 2021, Frankfurt am Main, 16.-19.11.2021, Halle 12.1, Stand G109

Weitere Informationen: www.lehvoss.de, www.luvocom.de

Lehmann&Voss&Co. KG, Hamburg

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