Desktop Metal wird den 3D-Druck mit Endlosfaser grundlegend verändern

Desktop Metal, ein Unternehmen, das sich dafür engagiert, den 3D-Druck für Hersteller und Ingenieure verfügbar zu machen, kündigt die Markteinführung von Fiber™ an. Dabei handelt es sich um den weltweit ersten Desktop-3D-Drucker für die Herstellung von Teilen in hoher Auflösung mit Endlosfaser-Verbundwerkstoffen in Industriequalität, die im automatischen Faserplatzierungsverfahren (AFP) eingesetzt werden. Dank dem neuen Verfahren Micro Automated Fiber Placement (μAFP) können nun Teile mit einer höheren Festigkeit und Steifigkeit und aus unterschiedlichsten Materialien gedruckt werden, für die bisher AFP-Systeme erforderlich waren, welche Millionen von US-Dollar kosten.

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The Desktop Metal Fiber printer is the first 3D printer with AFP continuous carbon fiber reinforcement, delivering industrial fiber performance on the desktop. (Photo: Business Wire)

Mit dieser erschwinglichen neuen Plattform können Teile aus Materialien hergestellt werden, die doppelt so fest sind wie Stahl, aber nur ein Fünftel des Gewichts aufweisen. Der Bauraum von Fiber zählt zu den größten Bauräumen aller Endlosfaser-Desktopdrucker. Die Drucker sind so konzipiert, dass sie in Printfarm-Konfigurationen mit sechs oder zehn Druckern angeordnet werden können.

„Die Drucker des Modells Fiber vereinen erstmals die Materialeigenschaften von Hochleistungs-AFP-Endlosfasermaterialien mit der Erschwinglichkeit und Geschwindigkeit eines Desktop-3D-Druckers“, so Ric Fulop, CEO und Mitbegründer von Desktop Metal.

Wir stellen vor: Fiber™

Fiber ist der erste Endlosfaser-Desktopdrucker mit miniaturisierter AFP-Technologie, wie sie typischerweise in den hochwertigsten Kohlefaser-Produktionsprozessen eingesetzt wird, in Verbindung mit der Fused Filament Fabrication (FFF), der am häufigsten verwendeten 3D-Drucktechnologie. Der Drucker nutzt eine robotergestützte Werkzeugwechslerarchitektur und ist damit für künftige Erweiterungen vorbereitet. Er ist in der Lage bis zu vier Werkzeuge aufzunehmen, einschließlich zusätzlicher FFF-Köpfe für unterschiedliche Materialien oder künftiger Erweiterungen wie z. B. die automatisierte prozessbegleitende Fertigungsüberwachung.

Die Druckplattform Fiber ist über ein neuartiges Abonnementmodell in zwei Ausführungen erhältlich:

• Fiber HT bietet Leistungen in einer neuen Dimension im Endlosfaserdruckmarkt. Das Modell ist für die Herstellung von Teilen mit Endlos-Verbundwerkstoffen von einer Porosität unter 1 Prozent und für eine bis zu 60-prozentige Endlosfaserbeschickung mit erweiterter Matrix, darunter PEEK und PEKK, ausgelegt. Mit dem Drucker können neben ESD-gerechten Teilen schwer entflammbare Teile gefertigt werden, welche Temperaturen bis 250 °C standhalten. Fiber HT ist ab 5.495 US-Dollar pro Jahr erhältlich.
• Fiber LT ist eine kostengünstige Option für den Endlosfaserdruck von ESD-gerechten, korrosionsbeständigen Teilen mit einer Porosität unter 5 Prozent unter Verwendung von PA6-Thermoplasten. Fiber LT ist ab 3.495 US-Dollar pro Jahr erhältlich.
• Die Drucker der Marke Fiber sind im Rahmen eines Hardware-as-a-Service-Programms erhältlich, das Kunden in die Lage versetzt immer die neueste Technologie zu einem erschwinglichen Preis zu nutzen, ohne Gefahr zu laufen, dass die Technologie veraltet. Die Mindestvertragslaufzeit beträgt drei Jahre und beinhaltet umfassenden Support.

Das Bauvolumen von Fiber HT und Fiber LT (310 x 240 x 270 mm) zählt zu den größten welche bei Endlosfaser-3D-Desktopdruckern angeboten werden. Die Drucker vereinen alle Vorteile des 3D-Drucks mit Endlosfasermaterialien, die für Hochleistungsanwendungen geeignet sind.

• Steifere, festere Teile: Mit Fiber gedruckte Teile zeichnen sich durch eine gezielte Endlosfaserverstärkung entlang kritischer Belastungspfade aus. Dadurch entsteht ein Faserkern voller Dichte mit außergewöhnlich geringer Porosität (unter 1 Prozent mit PEEK und PEKK bzw. unter 5 Prozent mit PA6). Die Fasern bestehen aus Fäden mit 12.000 Filamenten, weisen einen Faservolumenanteil von bis zu 60 Prozent auf und verfügen über eine multidirektionale Verstärkung mit benutzerdefinierter Faserplatzierung. Die daraus hergestellten Teile sind bis zu 60 Mal steifer und 75 Mal fester als ABS-Kunststoffteile.
• Umfangreiche Materialbibliothek an Endlos-Verbundwerkstoffen, darunter auch Hochtemperatur-Thermoplaste: Fiber bietet Ingenieuren eine große Auswahl an Verbundwerkstoffen für Desktop-Drucker, zum Beispiel ESD-gerechtes mit geschnittenen Carbonfasern gefülltes Nylonmaterial (PA6) oder mit geschnittenen Glasfasern gefülltes Nylonmaterial (PA6). Die Materialbibliothek umfasst darüber hinaus auch mit geschnittenen Carbonfasern gefüllte PEEK- und PEKK-Filamente, welche ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und eine hohe chemische Beständigkeit aufweisen. Die daraus gefertigten Teile bieten im Vergleich zu anderen Thermoplasten im Dauerbetrieb bei hohen Temperaturen eine hohe Beständigkeit. Jeder dieser Werkstoffe kann mit Endlos-Carbon- oder Glasfaser verstärkt werden. Dieses breite Werkstoffspektrum sorgt für eine hohe Vielseitigkeit bei einer Vielzahl unterschiedlicher industrieller Anwendungen.

Hauptanwendungen

Verbundwerkstoffteile können für Hersteller sowohl in der frühen Entwicklungsphase des Prototypenbaus als auch für die Produktion wichtiger Gebrauchsteile überaus nützlich sein, bei denen es auf hohe Steifigkeit und auf kürzere Lieferzeiten ankommt, die bei der zerspanenden Fertigung nicht erzielt werden können. Zu den wichtigsten Anwendungen für eine Vielzahl von Branchen, angefangen bei der Fertigung und dem Werkzeug- und Automobilbau über die Unterhaltungselektronik und die Sportartikelbranche bis hin zu Medizintechnik, Bildungswesen/Forschung und Schiffbau, zählen:

• Vorrichtungen, darunter Roboter-Endeffektoren, Weichspannbacken für CNC-Maschinen, Laser-Ätzvorrichtungen für medizinische Geräte, ESD-Schutzkomponenten und Vorrichtungen für die Fertigung
• Gebrauchsteile, beispielsweise für den Automobilbau, für Elektronikartikel und Konsumgüter wie etwa Rennräder, Schiffbau, Luftfahrttechnik und Maschinenkonstruktion
• Komponenten bei denen ein geringes Gewicht ein entscheidendes Kriterium ist, z. B. Rollstühle und Rennsportausrüstung

„Trotz aller Vorteile mangelte es beim polymerbasierten AM bisher an der für Hochleistungsanwendungen erforderlichen Festigkeit. Insbesondere fehlte eine Technologie, die Lücke zwischen der bisherigen AM-Technologie und der automatisierten Faserplatzierung von Hochleistungsverbundwerkstoffen schließt, wie sie in der Industrie eingesetzt wird“, so David Hauber, Engineering Manager von Trelleborg Sealing Solutions Albany Inc. „Nach mehr als drei Jahrzehnten Entwicklung hat AM endlich einen Wendepunkt erreicht. Mit der neuen AM-Technologie von Desktop Metal können Ingenieure künftig Strukturen aus faserverstärkten Endlos-Verbundwerkstoffen in Industriequalität drucken. Diese bahnbrechende Technologie bietet nun die Möglichkeit des Drucks von Endlos-Faserverstärkungen mit hohem Faservolumen und hoher Z-Achsenfestigkeit. Hinzu kommen die Vorteile des Drucks in hoher Auflösung mit makellosen Oberflächen. Dadurch kann der Anwender leistungsfähige Verbundstrukturen auf flexible Weise kostengünstig entwickeln und herstellen.“

„Ich bin begeistert von den Möglichkeiten, mit einem Desktop-3D-Drucker zu arbeiten, der Verbundwerkstoffe aus Endlos-Carbonfaser und Thermoplasten verarbeitet“, so Mel Clauson, Director of Business Development von Composite Resources, Inc. „Dieses Maschinen- und Materialformat wird die Stabilität und Langlebigkeit von in kleineren Stückzahlen gefertigten Vorrichtungen gegenüber Teilen, die mit herkömmlichen Kunststoffdruckern produziert werden, erheblich verbessern. Darüber hinaus bietet das Potenzial des Druckermodells Fiber, mit geringem manuellem Arbeitsaufwand schnell Teile herzustellen, Chancen für eine Vielzahl von Herstellern, die mit industriellen Verbundwerkstoffen arbeiten.“

„Im Rennsport zählt vor allem das Gewicht“, so Will Turner, President von Turner Motorsport. „Wenn wir in der Lage sind, kritische Metallteile durch 3D-gedruckte Endlosfaserwerkstoffe zu ersetzen, können wir die Festigkeit von Metall erzielen und gleichzeitig das Gesamtgewicht des Fahrzeugs senken, wodurch es noch schneller und wettbewerbsfähiger wird.“

Innovation

Die Drucker der Marke Fiber haben bereits Dutzende von Innovationen hervorgebracht, für die zahlreiche Patente angemeldet wurden. Die technische Leitung liegt bei Dr. Konstantine Fetfatsidis, Vice President of Composite Products von Desktop Metal, der zuvor als Leiter der Forschung und Entwicklung im Bereich Advanced Manufacturing für Aurora Flight Sciences, ein Unternehmen der Boeing-Gruppe, tätig war.

„Als langjähriger Anwender millionenschwerer AFP-Technologie für verschiedene Flugzeugstrukturprojekte von der Entwicklung bis zur Fertigung freue ich mich, die AFP-Technologie bei der Fertigung kleinerer, komplexerer Teile einführen zu können“, so Fetfatsidis. „Diese neue Drucktechnologie liefert endlich auch für Kleinteile unter 10 Kilogramm die Materialeigenschaften von AFP-Verbundwerkstoffen, für die normalerweise kostspielige Werkzeuge, ein hoher manueller Aufwand, verschiedene Verbrauchsmaterialien und mehrstufige, lange Prozesszyklen erforderlich wären.“

Lieferbarkeit

Die Drucker der Marke Fiber können unter www.desktopmetal.com/fiber sowie über das Händlernetz des Unternehmens geordert werden. Die Auslieferung der Drucker ist für das Frühjahr 2020 geplant. Weitere Informationen über Fiber finden Sie unter www.desktopmetal.com.

Über Desktop Metal

Desktop Metal Inc. mit Sitz in Burlington (Massachusetts/USA) beschleunigt den grundlegenden Wandel in der Fertigung mithilfe durchgängiger 3D-Drucklösungen. Das Unternehmen wurde 2015 von führenden Köpfen aus den Bereichen der Hightech-Fertigung, Metallurgie und Robotertechnik gegründet. Es stellt sich den ungelösten Herausforderungen in punkto Schnelligkeit, Kosten und Qualität, um den 3D-Druck zum unerlässlichen Tool für Ingenieure und Fertigungsunternehmen in der ganzen Welt zu machen. Desktop Metal wurde vom Weltwirtschaftsforum als einer der 30 weltweit vielversprechendsten Technologiepioniere gewählt und in die Liste der 50 intelligentesten Unternehmen des MIT Technology Review aufgenommen. Das Unternehmen wurde unter der Rubrik „Best of What’s New“ von Popular Science unter den wichtigsten Innovationen im Ingenieurwesen ausgezeichnet. Weitere Informationen finden Sie unter www.desktopmetal.com.

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