CAMX 2018: Große Veränderungen stehen bevor

3D-Druck von Duroplasten

CW hat ausführlich über den 3D-Druck von Verbundwerkstoffen mit thermoplastischen Harzen berichtet. Doch im vergangenen Jahr haben wir ein Wachstum beim Drucken mitDuroplastHarze. Dieser Trend dürfte sich weiter verstärken, wie die großflächige Duroplast-Drucktechnologie des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) im Rahmen der CAMX- und ACE-Awards zeigt. Das in Zusammenarbeit mit Magnum Venus Products (MVP) entwickelte System THERMOBOT bietet ein Bauvolumen von 4,9 x 2,4 x 1 m. Durch die Verwendung reaktiver Polymere, die sich zwischen den Schichten vollständig vernetzen, soll die THERMOBOT-Technologie im Vergleich zu Bauteilen mit nur teilweise verschmolzenen thermoplastischen Schichten höhere Festigkeiten erzielen. Die Kosten für das Ausgangsmaterial sollen zudem um 50 % niedriger sein. Alle bisherigen Versuche wurden mit Vinylestersystemen von Polynt-Reichhold durchgeführt, basierend auf der Forschungs- und Entwicklungsvereinbarung (CRADA) mit ORNL.

Durch die Verwendung von mehr Material an Stellen, an denen eine Struktur eine höhere Last tragen muss, können Wabenstrukturen mit unterschiedlichen Zelldurchmessern und -höhen erhebliche Gewichtseinsparungen bei gleichzeitig erhöhter Steifigkeit erzielen.
QUELLE: ELiSE (links) und CW.

3D-gedruckte Formen werden erneut iteriert

Polynt-Reichhold präsentierte in Zusammenarbeit mit Cincinnati Inc. und TruDesign (Knoxville, Tennessee, USA) einen weiteren Meilenstein bei 3D-gedruckten Verbundformen. Die auf der CAMX vorgestellte Innovation besteht darin, Formen nicht mit einer massiven Unterstruktur, sondern mit einem gitterartigen Kern zu drucken. Dies reduziert Druckzeit, Materialverbrauch und Kosten. Die eigentliche Formoberfläche wird durch Besprühen des 3D-gedruckten Gitters mit TD Coat RT erzielt, einer dickschichtigen, bei Raumtemperatur verarbeitbaren Beschichtung, in die die endgültigen Abmessungen und Details eingearbeitet werden. Diese Beschichtung wird mit MVP-Sprühgeräten aufgetragen und ist bei TruDesign erhältlich. Sie verbindet die duroplastische Oberfläche mit dem thermoplastischen Drucksubstrat, dichtet die Oberfläche für Vakuumdichtigkeit ab und gleicht den signifikanten Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) zwischen der Maschinen- und der Z-Richtung des gedruckten Verbundmaterials aus – typischerweise ein mit 20 % Kohlenstofffasern verstärktes ABS. Andernfalls könnten Temperaturänderungen Veränderungen an der Formoberfläche verursachen. Die oben abgebildeten Formsegmente wurden von AES (Akron, OH, USA) mit einer BAAM-Maschine der Firma Cincinnati Inc. gedruckt.

L&L bietet pultrudierte Strukturen für die Automobilindustrie an.

L&L Products, Inc. hat sein/ihr Produkt auf den Markt gebrachtKontinuierliche Verbundsysteme(CCS)Pultrusionsprofile aus Polyurethanharz sind für Anwendungen im Automobilbereich wie Seitenschweller und Crashstrukturen konzipiert. Sie ersetzen herkömmliche Metallkonstruktionen, die für die erforderliche Steifigkeit Trennwände benötigen, und bieten ein geringes Gewicht – 75 % weniger Masse als Stahl und 30 % weniger als Aluminium – zu einem wirtschaftlichen Preis. Zu den Endlosfaserprofilen gehören CCS Set mit Glasfaser, CCS Hybrid mit einer kundenspezifischen Mischung aus Glas- und Kohlenstofffasern sowie CCS Extreme mit reiner Kohlenstofffaser. Diese Verbundwerkstoffe können im Rahmen ihrer kontinuierlichen Verarbeitung auch mit den bewährten Klebstoffen von L&L kombiniert werden, wodurch sich die Fertigungskosten und Lieferzeiten weiter reduzieren. L&L-Klebstoffe tragen außerdem zur Minderung von Geräuschen, Vibrationen und Rauheit (NVH) bei. Neben dem Automobilbereich werden CCS-Produkte auch für Holmkappen von Windkraftanlagenflügeln sowie für industrielle und architektonische Anwendungen eingesetzt.

L&L präsentierte außerdem ihre Drehmoment-Halte-Isolation.TRI-SealProdukte für Mehrkomponenten-Karosserien im Automobilbereich. Das dehnbare Dichtmaterial ist mit Aluminiumoxid angereichert.(Al2DER3, oder Aluminiumoxid) KugelnDie Produkte unterstützen die Klemmkraft für die Drehmomentstabilität und isolieren gleichzeitig unterschiedliche Materialien, um galvanische Korrosion zu verhindern und gegen das Eindringen von Wasser, Luft und Staub abzudichten. TRI-Seal-Produkte sind entweder wärmegebunden für trockene Anwendungen oder klebrig für druckempfindliche Anwendungen und eignen sich für Materialübergänge, verschraubte/vernietete Verbindungen sowie Tür-, Motorhauben- und Heckklappenscharniere.

Owens Corning produziert 3D-Druckfilamente

XSTRANDOwens Corning hat 3D-Druckfilamente entwickelt, die auf Basis von Glasfaser-Kurzfasern und Polyamid 6 (PA 6 Nylon) oder Polypropylen (PP) hergestellt werden. Warum Glasfaser? „Sie ermöglicht bessere Druckergebnisse, eine feinere Oberfläche und weist im Vergleich zu Kohlenstofffasern bessere Eigenschaften auf, da wir eine optimierte Lösung mit einer für jeden Polymertyp optimierten Faserbeschichtung entwickelt haben“, erklärt Jay Yang, Produktexperte bei Owens Corning. Er betont, dass die Entwicklung eines optimierten Systems aus Polymer, Fasern und Beschichtung eine umfangreiche Produktentwicklung und Materialauswahl erforderte. „Das war keine einfache Aufgabe und hat uns zwei Jahre lang intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeit gekostet.“ Yang kündigt weitere Produktvarianten an, darunter Filamente für höhere Drucktemperaturen und Spezialpolymere.

Polyesterharz mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) > 250 °C

ATSP Innovations (Champaign, IL, USA) ist ein Start-up-Unternehmen der University of Illinois at Urbana-Champaign, das Estherm-aromatische duroplastische Polyesterharze (ATSP) entwickelt hat. Diese neue Klasse von Copolyestern bietet eine höhere Leistungsfähigkeit als herkömmliche Polyester oder durchschnittliche Nasslaminier-Epoxidharze.

Es zeichnet sich zudem durch eine höhere Temperaturbeständigkeit (Tg > 250 °C) im Vergleich zu Polyestern und Vinylestern aus, deren maximale Temperatur bei 140 °C bzw. 160 °C liegt, sowie zu Epoxidharzen, die ihre maximale Einsatztemperatur vor 200 °C erreichen. ATSP Innovations berichtet, dass mit Estherm hergestellte Verbundwerkstoffe tragende Strukturen bis zu einer Tg von 285 °C ermöglichen. Dies entspricht eher Phenolharzen (148–260 °C), Bismaleimid (200–282 °C) oder Polyimiden (260–316 °C). Das Unternehmen nennt weitere Vorteile wie sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme, Oxidationsstabilität, gute Bearbeitbarkeit (geringe Staubentwicklung), geringe Entflammbarkeit ohne Füllstoffe (Sauerstoffindex von 40 %, höher als bei Phenolharzen) und Recyclingfähigkeit ähnlich wie Thermoplaste.

Ähnlich wie der reformierbare Epoxidklebstoff LF610 von L&L Products ermöglicht auch dieser aromatische, duroplastische Copolyester, wenn er zu einem Klebstoff (Markenname Self-Bond) verarbeitet wird, das Verkleben und Ablösen durch Hitze und Druck, was bis zu 50 Mal ohne Festigkeitsverlust wiederholt werden kann. ATSP Innovations erklärt dies mit einem Festphasen-Bindungsprozess namens „…“.intermolekulare UmesterungsreaktionEstherm und Self-Bond sind Berichten zufolge sofort einsetzbare Lösungen, die an spezifische Kundenbedürfnisse angepasst werden können und in verschiedenen Produktformen erhältlich sind. ATSP Innovations hat Forschungsergebnisse zur Verarbeitung der Materialien in Verbundwerkstoffen und Schäumen sowie zu tribologischen und kryogenen Beschichtungen veröffentlicht. Die Materialien werden seit 2011 entwickelt, und ATSP Innovations erhielt kürzlich eine Folgeförderung (Phase II) für sein von der NASA gefördertes SBIR-Projekt der Phase I „Reversibles Adhäsionskonzept für die Montage im Weltraum“.

IoT zur Lösung des Problems mit Staubsaugerbeuteln

Ruiz Aerospace (Laval, QC, Kanada) hat entwickeltTERVIA HubDas System ist mit Sensoren und Internetanbindung ausgestattet und ermöglicht die Datenerfassung von den an den Hub angeschlossenen Vakuumanschlüssen sowie den Datenaustausch per WLAN mit Smartphone, Tablet oder PC. Die Sonden erfassen Luftdruck, Vakuum, Temperatur und Luftfeuchtigkeit unter dem Vakuumsack und übertragen diese Daten während des Aushärtungsprozesses über den TERVIA Hub an die Cloud. Das System kann für automatisierte Dichtheitsprüfungen an Werkzeugen und Vakuumsack-Setups eingesetzt werden. Es zeigt außerdem Fertigungsparameter während des gesamten Aushärtungsprozesses an und protokolliert diese. Darüber hinaus kann das System den Aushärtungsfortschritt anhand eines programmierten Zeit- und Temperaturprofils anzeigen und Benachrichtigungen per SMS/E-Mail versenden, sobald die Aushärtungsparameter erfüllt oder eine Schwellentemperatur erreicht ist. Es fungiert im Prinzip als Heißklebesystem ohne Wärmezufuhr. Mit weniger als 1.000 US-Dollar für den Hub, 99 US-Dollar für drei Vakuumsonden und einer monatlichen Abonnementgebühr von 39 US-Dollar für die erweiterte Softwarelizenz (es gibt auch kostenlose und teurere, anpassbare Optionen) sind die Gesamtkosten deutlich günstiger.