Veröffentlichung: 04. Februar 2020 Zuletzt aktualisiert: 10. März 2025

3D Druck auch für supersofte TPE-Compounds geeignet

Thermoplastische Elastomere von KRAIBURG TPE im Schmelzschichtverfahren auf 3D-Druckern

KRAIBURG TPE hat in umfassenden Tests die Eignung seiner Thermoplastischen Elastomere (TPE) für den Einsatz in generativen Fertigungstechniken (Additive Manufacturing, AM) untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass sich nahezu alle TPE des Unternehmens mit ausgezeichneten Resultaten im Schmelzschichtverfahren (Fused Deposition Modeling, FDM) auf Geräten der Firma Pollen AM verarbeiten lassen.

Additive Manufacturing verändert in großen Schritten die Welt der Fertigungsindustrie. Was einst auf Prototypen begrenzt war, wird heute immer häufiger auch für kleinere Stückzahlen und insbesondere Ersatzteile genutzt. Dank der relativ unkomplizierten, werkzeuglosen Ausrüstung lassen sich selbst anspruchsvollere Teile schnell und unmittelbar dort drucken, wo sie gebraucht werden. Die Technologie bietet ein enormes Potenzial für signifikante Zeit-, Arbeits- und Kosteneinsparungen.

„Klassische 3D-Filamentdrucker sind aufgrund physischer Einschränkungen meist nicht für die Verarbeitung weicher TPE geeignet. Zudem lassen Prototypen aus speziellen 3D-Druck-Materialien nur relativ begrenzte Aussagen über die Leistungsfähigkeit entsprechender Spritzgieß- oder Extrusionscompounds für größere Stückzahlen zu“, sagt Dr. Thomas Wagner vom Produktmanagement EMEA bei KRAIBURG TPE. „Die Herausforderung bestand für uns darin, die präzisen Voraussetzungen für das Fused Deposition Modeling weicher TPE zu analysieren. Um eine geeignete Lösung zu finden, mussten wir lernen, die technischen Einschränkungen der Drucker von denen der Materialien zu trennen und eine geeignete Lösung zu finden.“

Als ideale Technologie erwies sich das Pellet Additive Manufacturing (PAM) System des französischen 3D-Druckerherstellers Pollen AM. Die aktuellen Granulatdrucker der PAM Serie P liefern sogar mit sehr weichen TPE äußerst detailgetreue Oberflächen und können bis zu vier Materialien gleichzeitig verarbeiten. Auf diese Weise sind auch typische Hart-/Weich-Kombinationen aus TPE im Mehrkomponentenverbund mit Kunststoffen wie Polypropylen (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polyamid (PA) möglich.

„Unsere PAM-Drucker sorgen für kürzest mögliche Verweilzeiten, um die spezifischen Vorteile weicher Elastomere nicht zu beeinträchtigen“, erläutert Didier Fonta, Head of Operations bei Pollen AM. „Speziell bei Mehrkomponentenanwendungen mit Thermoplastischen Elastomeren im niedrigen Shore-Bereich sichert dies auch eine hervorragende Schälfestigkeit.“

Gemeinsame Tests von KRAIBURG TPE und Pollen AM führten zu überzeugenden Formteilen mit mechanischen Eigenschaften, die abhängig von den Prozessparametern bis zu 50 Prozent der Werte vergleichbarer Spritzgussteile erreichen. Damit eignet sich diese Technologie bei sorgfältiger Wahl und Verarbeitung der TPE-Compounds nicht nur für Sichtmuster, sondern auch für funktionsfähige Prototypen, was den Entwicklungsaufwand neuer Anwendungen erheblich reduzieren kann.

Als Thermoplastische Elastomere zur direkten Verarbeitung auf PAM-Granulatdruckern kommen nahezu alle Materialien im Portfolio von KRAIBURG TPE in Frage, sodass keine Spezialcompounds erforderlich sind. Darüber hinaus werden im 3D-Druck mit PAM-Granulatdruckern alle Eigenschaften der Materialien, insbesondere ihre Haftfähigkeit auf verschiedenen Thermoplasten, erhalten. Eventuell entstehende Produktionsrückstände lassen sich zudem in kommunalen Abfallströmen recyceln.

Über Pollen AM

Pollen AM Inc., mit Sitz in Ivry-sur-Seine (Paris), wurde im Jahr 2013 gegründet und hat sich als ein führender Hersteller von 3D-Druckern zur werkzeuglosen Verarbeitung von Kunststoff- und Metallgranulaten etabliert. Die Pellet Additive Manufacturing (PAM) Drucker des Unternehmens können im Schmelzschichtverfahren (Fused Deposition Modeling, FDM) bis zu vier Materialien gleichzeitig mit einer Auflösung von bis zu 40 µ verarbeiten. Besuchen Sie www.pollen.am für weitere Einzelheiten.

Die meisten Thermoplastischen Elastomere von KRAIBURG TPE eignen sich ideal zur Verarbeitung auf 3D-Granulatdruckern der PAM Serie P von Pollen AM, auf denen sich im Schmelzschichtverfahren (FDM) auch funktionsfähige Mehrkomponententeile additiv fertigen lassen.

(Bild: © 2019 Pollen AM)

3D printing also suitable for super-soft TPE compounds

Fused deposition modeling with 3D printers using thermoplastic elastomers from KRAIBURG TPE

KRAIBURG TPE has performed extensive tests to examine the suitability of its thermoplastic elastomers (TPEs) for use in additive manufacturing (AM). The tests have shown that almost all of the company’s TPEs can be processed with excellent results using fused deposition modeling (FDM) on devices from Pollen AM.

Additive manufacturing is making giant strides in changing the world of the manufacturing industry. What once was limited to prototypes is today more and more often being used for smaller quantities and spare parts, in particular. Thanks to the relatively straightforward and tool-free equipment of the devices, even sophisticated parts can be printed quickly and in the very place where they are needed. The technology provides enormous potential for significant savings of time, work and costs.

“Due to physical limitations, most classic 3D filament printers are not suitable for processing soft TPEs. In addition, it’s only possible to draw fairly limited conclusions from prototypes made of special 3D printing materials in relation to the performance of standard injection molding or extrusion compounds,” says Dr. Thomas Wagner from Product Management EMEA at KRAIBURG TPE. “The challenge we faced was to precisely analyze the prerequisites for fused deposition modeling of soft TPEs. In order to find a suitable solution, we had to learn to separate the technical limitations of the printers from those of the materials.”

The pellet additive manufacturing (PAM) system from Pollen AM, a French 3D printer manufacturer, proved to be the ideal technology. The current series of PAM granule printers produce extremely detailed surfaces even with very soft TPEs and are able to process up to four materials at the same time. In this way, typical hard–soft multicomponent composites made of TPEs in combination with plastics such as polypropylene (PP), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) or polyamide (PA) are also possible.

“Our PAM printers ensure the shortest possible residence times to avoid affecting the specific advantages of soft elastomers,” explains Didier Fonta, Head of Operations at Pollen AM. “This also ensures excellent peel strength, particularly for multicomponent applications with thermoplastic elastomers in the low Shore hardness range.”

Tests performed jointly by KRAIBURG TPE and Pollen AM have resulted in convincing prints featuring mechanical properties that achieve up to 50 percent of the values shown by comparable injection moldings, depending on the process parameters. This means that the provided TPE compounds are carefully chosen and processed, so the technology is suitable for producing both demonstration samples and also functional prototypes and is thus able to reduce the costs of developing new applications.

Since almost all thermoplastic elastomers that KRAIBURG TPE has in its portfolio are potential materials for direct processing on PAM granule printers, no special compounds are needed. Additionally, all features of the materials, especially their adhesion possibilities on various thermoplastics, are maintained in 3D printing with PAM granule printers. Residues that may arise during production can be recycled in local waste streams.