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Wasserlösliche und biologisch abbaubare Stützstrukturen für 3D-Druckverfahren

Kurzfassung

Dieses innovative Stützmaterial besteht aus Polyhydroxybutyraten und einem Salz und ist somit wasserlöslich sowie biologisch abbaubar. Es vereinfacht das Entfernen von Stützstrukturen aus 3D-gedruckten Bauteilen und ist umweltfreundlich zu entsorgen. Das Material lässt sich in gängigen Systemen einsetzen.

Hintergrund

Für die additive Fertigung von Bauteilen mittels 3D-Druckverfahren sind oftmals Stützstrukturen notwendig um komplexe Geometrien, Überhänge sowie Hinterschneidungen zu ermöglichen. Entscheidend für die Bau­teilqualität ist die rückstandslose Entfernung dieser Stütz­strukturen nach Abschluss des Druckvorgangs.

Problemstellung

In Abhängigkeit des verwendeten Materials und der Kom­plexität des Bauteils ist das Entfernen des Stützmaterials jedoch aufwendig. Des Weiteren können beim mechanischen Entfernen Rückstände am Bauteil verbleiben, oder es kann zu Beschädigungen am Bauteil selbst kommen. Bestimmte Kunststofftypen können durch Säure, Basen oder Lösungsmittel aufgelöst werden, sodass das Stütz­material chemisch entfernt werden kann. Problematisch hierbei ist der entstehende Abfall, welcher wiederum selbst eine aufwendige Entsorgung notwendig macht. 

Lösung

Erfinder des Instituts für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart arbeiten an der Entwicklung eines neuartigen Stützstrukturmaterials für das 3D-Druckverfahren, wel­ches sowohl wasserlöslich als auch biologisch abbaubar ist. Hierzu wurde ein biologisch abbaubarer Kunststoff auf Basis von Polyhydroxybutyrat mit einem Salz compoun­diert. Durch Anwendung des compoundierten Kunststof­fes als Stützmaterial können Strukturen erzeugt werden, die nach dem Druckvorgang einfach durch Auswaschen mit Wasser entfernt werden können. Das Wasser löst hierbei das Salz aus der porösen Struktur, sodass der Werkstoff in winzige Fragmente zerfällt und sich rück­standslos vom Bauteil entfernen lässt. Darüber hinaus können die im Wasser gelösten Kunststofffragmente durch Mikroorganismen biologisch abgebaut werden, wodurch eine einfache Entsorgung möglich ist.

Zwei-Komponenten-Druck mit Stützstruktur.
Zwei-Komponenten-Druck mit Stützstruktur.

Vorteile

  • verwendbar in gängigen 3D-Druck-Systemen
  • einfaches Entfernen der Stützstruktur nur mit Wasser
  • keine Rückstände am Bauteil
  • unproblematische Entsorgung da biologisch abbaubar

Anwendungsbereiche

Additive Fertigungsverfahren wie das Strangablegever­fahren bzw. das 3D-Drucken sind heutzutage fester Bestandteil in der industriellen Fertigung und Entwicklung, um schnell, einfach und kostengünstig Modelle, Muster, Prototypen, Werkzeuge oder Endprodukte zu erzeugen. Daneben gibt es auch immer mehr Anwendungen im Bereich Sport und Freizeit, Medizintechnik und Kunst.

Exposé
Kontakt
Dr. Dirk Windisch
TLB GmbH
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Telefon +49 721-79004-0
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Entwicklungsstand
Labormuster / TRL 3
Patentsituation
DE anhängig
Referenznummer
18/062TLB
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.