Foto: Relyon Plasma GmbH

3D Printing

Haftungsverbesserung durch Plasmaaktivierung?

Die Relyon Plasma GmbH verspricht erhebliche Haftungsverbesserung beim Verkleben von großen 3D-gedruckten Einzelteilen mithilfe von Plasmatechnologie.

In den letzten Jahren hat der 3D-Druck zunehmend an Bedeutung gewonnen und ist inzwischen als Fertigungstechnologie in der Industrie wie auch im privaten Bereich etabliert. Durch die gestiegene Bedeutung wachsen nun entsprechend die Anforderungen an Qualität, Materialvielfalt und Robustheit. Bereits seit Jahren forscht daher das Regensburger Unternehmen Relyon Plasma GmbH, eine Tochter der TDK Electronics, zum Thema Plasmaaktivierung im 3D-Druck.

Die Creabis GmbH aus Kirchheim, ein hochprofessioneller 3D-Druck-Dienstleister, setzt die Plasmatechnologie bereits mit großem Erfolg ein.
Für die Creabis GmbH ist der 3D-Druck von großen und komplexen Bauteilen eine große Herausforderung, da herkömmliche 3D-Drucker in der Regel nur Bauteile mit einer Kantenlänge von maximal 600 mm drucken können. Um die Vorteile des 3D-Drucks auch bei größeren Bauteilen nutzen zu können, werden bisher mehrere Einzelteile gedruckt und anschließend miteinander verklebt. In der Praxis sind die Festlegung von möglichst breiten Klebefugen und das Kleben selbst ein nicht zu unterschätzendes Problem. Vor allem bei langen schmalen Bauteilen, die Stoß auf Stoß geklebt werden, ist die geforderte Festigkeit der Klebeverbindung oft nicht ausreichend. 

Bessere Verklebungen durch Plasmaaktivierung

Diese Schwäche des 3D-Drucks ist wiederum die Stärke der Plasmatechnologie der Relyon Plasma GmbH. Wenn eine Oberfläche vor dem Verkleben mit Plasma funktionalisiert wird, zeigen die daraus resultierenden Verklebungen eine deutliche Haftungsverbesserung. Diese Oberflächenfunktionalisierung durch Plasmabehandlung beruht im Wesentlichen auf zwei Effekten: Der Feinstreinigung der Oberfläche von organischen Verunreinigungen sowie der Erhöhung der Oberflächenenergie für eine verbesserte Benetzbarkeit durch den Kleber. Ein Gerät, das sich für den 3D-Druck besonders gut eignet, ist das effiziente und kompakte Plasmahandgerät Piezobrush PZ2 von Relyon Plasma, denn dieses Endanwendergerät benötigt weder spezialisierte, technische Kenntnisse noch aufwändige Infrastrukturen. Das Herzstück dieses Plasma-Handgerätes ist der TDK Cera-Plas Plasmagenerator – ein Hochspannungsentladungs-Bauelement für die Plasmaerzeugung.

Enormes Potenzial in der Praxis 

Zwei konkrete Anwendungsfälle der Creabis GmbH zeigen eindrücklich welches Potenzial in der Verwendung des Piezobrush PZ2 bei der Verarbeitung von 3D gedruckten Einzelteilen besteht. So wurde die Türinnenverkleidung eines innovativen Elektro-Kleinserienfahrzeugs eines deutschen Start-Ups von Creabis aus ungefülltem PA12 durch selektives Laser Sintern (SLS) in vier Einzelteilen gedruckt. Anschließend wurden die Einzelteile mit Plasma aktiviert und mit Cyanacrylat (Sekundenkleber) gepunktet. Rund eine Stunde später, in der die Plasmaaktivierung der Teile immer noch anhält, wurden sie mit Zwei-Komponenten-Kleber final strukturverklebt. Ralf Deuke, Inhaber von Creabis fasst diesen Erfolg zusammen: „Durch die Verwendung des Piezobrush PZ2 ergeben sich nun Möglichkeiten bei der Verklebung von Einzelteilen, die bislang undenkbar waren.“ 

Motorradverkleidung aus zwölf Einzelteilen

Das zweite Beispiel ist eine Motorradverkleidung für den Rennsport, die im 3D-Druck aus zwölf Einzelteilen gefertigt und nach einer Vorbehandlung mit dem Piezobrush PZ2 verklebt wurde. Die dabei erreichte Klebefestigkeit stellt sicher, dass die Verkleidung nach der Montage am Motorrad selbst bei Geschwindigkeiten von mehr als 200km/h zusammenhält. Interne Tests zeigen dabei, dass die mit Plasmatechnologie behandelten Bauteile eine dreifach höhere Festigkeit der Klebeverbindung aufweisen als unbehandelte Teile. Und das ist erst der Anfang: Beide Unternehmen – Relyon Plasma und Creabis – sind sich sicher, dass es noch viele weitere Anwendungsmöglichkeiten von Plasmatechnologie im 3D-Druck gibt und wollen deshalb auch die Zusammenarbeit an diesem Thema künftig weiter vertiefen. 

Technische Daten

Technische Daten von piezobrush PZ2

  • Elektrischer Anschluss: 110 -240 V / 50 – 60 Hz 15 V DC 
  • Leistungsaufnahme  Max. 30 W 
  • Gewicht  170 g 
  •  Ausführung: Handgerät mit Netzteil, integrierter Lüfter 
  •  Plasmatemperatur  < 50 °C 
  • Typischer Behandlungsabstand 2 – 10 mm 
  • Typische Behandlungszeit 5 – 20 s 

Materialien

So druckt man Polypropylen

Kombination aus einem speziellen PP-Filament und einer Druckbettauflage macht extrusionsbasierten 3D-Druck von PP möglich.

3D Printing

In weniger als 4 Sekunden von 0 auf 100 mit 3D-Druck

Fahrzeugtechnikhersteller Lütgemeier erhöht Flexibilität und Produktivität mit 3D-Drucksystem VX1000 von Voxeljet, um Fahrzeugveredler Brabus zu beliefern.

Anwendung

3DMP-Metalldruck-Kunst auf der art Karlsruhe

Erstmals wird eine überlebensgroße Skulptur auf der art Karlsruhe ausgestellt, die vollständig mit einem 3D-Metalldrucker entstanden ist.

Materialien

Das richtige Material spart Kosten

Wie mit dem richtigen Filament Verschleiß reduziert und Kosten eingespart werden können, wissen die Experten von Igus.