Robust, glasklar, schlagzäh, hochtemperaturbeständig, metallummantelt… All dies trifft auf Teile zu, die durch Stereolithografie entstanden sind. Bei SL-Werkstoffen hat sich unglaublich viel getan. DSM Somos nahm die Euromold zum Anlass, um über diese Leistungsvielfalt zu informieren.
Für DSM Somos mit Sitz in den USA markiert die Euromold 2010 einen Meilenstein. Denn mit der Markteinführung von Somos NeXt ist dem Werkstoff-Anbieter eine starke Aufwertung der Stereolithografie (SL) gelungen: Außer über hohe Stabilität verfügt das neue UV-Photopolymer auch über Kerbschlagzähigkeit und eignet sich damit für Funktionsprototypen und Kleinserien – Anwendungsfelder, die der Stereolithografie bisher weitgehend verschlossen blieben und als Domäne anderer generativer Verfahren wie dem Laser-Sintern oder dem FDM galten. Typische SL-Stärken wie Detailtreue und glatte Oberfläche bleiben beim Einsatz von NeXt erhalten. Der Messeauftritt im Dezember geriet damit zur Leistungsschau der SL-Technologie. „Die diesjährige Ausstellung ist eine großartige Demonstration des Potenzials der Stereolithografie“, sagte Michelle Brand, Business Director von DSM Somos.
Dies spiegelt auch die Auswahl an Exponaten wider, die DSM Somos weltweit von Netzwerk-Partnern für die Schau in Frankfurt zusammengetragen hat und die hier in Auszügen zu sehen sind (Fotos). Darunter SL-Teile und Kompositionen von Unis, Designern, Dienstleistern in der additiven Fertigung und anderen SL-Spezialisten.
Die neuen Möglichkeiten der Stereolithografie überraschen viele, die mit dem Verfahren noch die weichen Anschauungsmodelle der ersten Jahre assoziieren, die eine faszinierende Detailtreue aufwiesen, aber kaum zu handhaben waren. Diese Zeit ist längst vorbei. Jahre intensiver Forschungs- und Entwicklungsarbeit liegen dazwischen. Sie sind gekennzeichnet durch „kontinuierliche Innovationen auf dem Gebiet der UV-Photopolymere und der Anwendungsentwicklung“, wie Anna Hoiss erklärt, Manager Business Development Europe von DSM Somos.
„Eine bahnbrechende Entwicklung war WaterShed vor einigen Jahren,“ so berichtet die Engländerin. Es sei das „erste Material mit guten mechanischen Eigenschaften, Langzeitstabilität und optischen Eigenschaften, die Acryl nahekommen.“ Auch heute wird es nur von dem noch klareren WaterClear Ultra übertroffen. Als nächsten, nennenswerten Entwicklungsschritt nennt sie NanoTool, das den Stereolithografie-Teilen zu Schlüsselanwendungen verholfen habe wie etwa im Windkanal oder im Automobilbereich, wo hohe Steifigkeiten gefordert sind. NanoTool wartet laut Datenblättern mit einem E-Modul von 11 000 MPa auf und ist bis 270 °C thermisch stabil.
„Und nun hebt Somos NeXt die Stereolithografie in ähnlicher Weise auf eine neue Stufe wie vormals WaterShed“, erklärt Hoiss. „Das Material zeigt Eigenschaften, die denen technischer Kunststoffe gleichen, also konventionell produzierten Spritzgussteilen.“ Wobei sie darauf Wert legt, dass sich das spezielle, thermoplastähnliche Werkstoff-Profil aus dem sorgfältig komponierten Zusammenspiel der Werte für E-Modul, Bruchdehnung und Kerbschlagzähigkeit ergibt. Die Kombination sei es, die das Material von den vorhergehenden SL-Harzen abhebe und zum Werkstoff der Wahl für Funktionsprototypen wie Schnappverbindungen, Laufräder, Rohrsysteme, Stecker und elektronische Abdeckungen sowie Baugruppen von Gehäusen und Armaturen mache.
Anschaulich nachvollziehbar wird das Potenzial des SL-Materials im Blick auf Anwendungen, für die NeXt bereits ausgewählt wurde. So sei Somos NeXt schon mehrfach als Alternative zu Vakuumguss-Teilen eingesetzt worden und habe Herstellkosten und Zykluszeiten reduziert.
Produktmanagerin Anna Hoiss nennt weiter das Projektbeispiel von Warrior Sports, einem Hersteller von Hochleistungs-Sportartikeln, der Ersatzlösungen für die aufwändigen Spritzguss-Prototypen suchte. Warrior Sports produziert unter anderem Schutzhelme für Hockey und Lacrosse, der derzeit am schnellsten wachsenden Sportart Amerikas. Bei Lacrosse bewegen zehn Spieler pro Mannschaft die Bälle mit so genannten Netzballschlägern.
Warrior ging trotz anfänglicher Skepsis auf den Vorschlag seines Prototyping-Dienstleisters ein und testete prototypische Lacrosse-Schutzhelme, die aus Somos NeXt stereolithografisch gefertigt wurden. Profi-Athleten wuchteten die rund 150 g schweren Hartgummibälle auf die Helme und erreichten dabei Geschwindigkeiten von umgerechnet bis zu 145 km/h. „Mit dem NeXt-Helm konnten wir spieltypische Abläufe und Belastungen simulieren“, konstatierte Tom Burns von Warrior Sports. „Der Prototyp hat dabei wie ein Original-Helm aus der Produktion abgeschnitten. Das Material verhält sich wie ein Thermoplast – wir waren überrascht.“
DSM Somos setzt nicht nur auf Werkstoffentwicklung, sondern sieht den Fortschritt im Gesamtprozess, der anwendungsorientiert weiter entwickelt wird. Ein Potenzial für SL erkennt Anna Hoiss beispielsweise im Feinguss, wenn stabile, Antimon-freie Materialien wie ProtoCast zusammen mit der Somos-Software TetraSchell zum Einsatz kommen.
Auch die gezeigte Exponate-Sammlung bietet gute Einblicke in die stereolithografischen Möglichkeiten (siehe Fotos). Die Alphaform AG in Feldkirchen und die Materialise GmbH in Oberpfaffenhofen nutzen zum Beispiel einen Galvanikprozess, der Stereolithografie-Bauteile im Nachgang mit einem Metallmantel umhüllt – so dass die generierten Komponenten einen edlen metallischen Look erhalten und einen Steifigkeitssprung vollziehen. Dabei entstehen Prototypen und Kleinserien. Beispiele sind die Armlehnen und die B-Säule im Bild. Letztlich handelt es sich jeweils um denselben Prozess. Alphaform nennt ihn Metalcoating, Materialise spricht von Metal Plating. Bei einem Metallvolumenanteil von 30 % steigert er die Zugfestigkeit auf 200 MPa, die Bruchdehnung liegt dann bei 1 % – Werte, die schon an Metall erinnern.
Olaf Stauß olaf.stauss@konradin.de
Teilen:
