Volumetrischer 3D-Druck: Geschwindigkeit und Präzision in einem

Der volumetrische 3D-Druck ist eine innovative 3D-Drucktechnologie, die hohe Druckgeschwindigkeiten ermöglicht und die Grenzen des traditionellen schichtbasierten Vat-Photopolymerisationsverfahrens im Hinblick auf Geometrie und Oberfläche überwindet. Bei dem fortschrittlichen Herstellungsverfahren wird ein Design aus verschiedenen Winkeln in einen Pool aus transparenter Photopolymerflüssigkeit projiziert.

Die Technologie, bei der Photopolymere zum Einsatz kommen, wird oft mit dem SLA-Druck verglichen, allerdings unterscheiden sich die Verfahren in der Art und Weise, wie das Harz verfestigt wird. Anstatt ein 2D-Bild auf die jeweilige Schicht im Behälter zu projizieren, werden beim volumetrischen 3D-Druck mehrere Laser eingesetzt, die Schnittpunkte in der Flüssigkeit erzeugen und eine präzise 3D-Objekterstellung ermöglichen.

Zu den wichtigsten Anwendungen der volumetrischen additiven Fertigung gehört der 3D-Druck in der Medizin, z. B. in den Bereichen Optik, Zahnmedizin, Audiologie, Biotechnik, Mikrofluidik und Prototyping. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um Bereiche, in denen zunehmend schnelle und skalierbare Techniken für die Herstellung dreidimensionaler Strukturen im Zentimeterbereich gefragt sind.

Acrylate

Acrylate sind Kunstharze oder Polymere, die aus Acrylsäure oder deren Estern gewonnen werden. Standard-Acrylat-Photoharze bestehen aus einer Mischung von multifunktionellen Monomeren, Oligomeren, einem Photoinitiator und einem optischen Absorber. Der Absorber hat die Aufgabe, die Eindringtiefe des einfallenden Lichts zu regulieren und damit den gesamten Polymerisationsprozess zu steuern. Acrylate werden aufgrund ihrer Vielseitigkeit und ihrer wünschenswerten Materialeigenschaften in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Die Einführung der volumetrischen additiven Fertigung wurde zu Beginn durch acrylierte Urethane ermöglicht, da sie eine hohe Reaktivität aufweisen sowie kostengünstig und weit verbreitet sind.

Elastomere

Elastomere sind Polymere, die sowohl Viskosität als auch Elastizität ("Viskoelastizität") besitzen. Aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften können sie in ihre ursprüngliche Form zurückkehren, nachdem sie gedehnt oder verformt wurden. Sie werden häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, in denen Flexibilität und Elastizität erforderlich sind, z. B. in Gummibändern, Dichtungen und anderen flexiblen Bauteilen. Elastomere sind äusserst langlebige Materialien, die wiederholter Dehnung und Kompression standhalten können, ohne sich dauerhaft zu verformen. Sie finden breite Anwendung in verschiedenen Branchen, z.B. im 3D-Druck Automobilindustrie, im 3D-Druck im Bauwesen bis hin zum Gesundheitswesen und Konsumgütern.

Epoxidharze

Epoxidharze sind Kunstharze, die für ihre starken Klebeeigenschaften, ihre thermische Stabilität und ihre aussergewöhnliche Bindekraft bekannt sind. Sie werden durch Mischen von zwei Komponenten - einem Harz und einem Härter - hergestellt, die durch eine chemische Reaktion ein starres, haltbares Material bilden. Epoxidharze werden häufig in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. im Baugewerbe, in der Automobil-, Elektronik-, Luft- und Raumfahrt- sowie in der Schiffsindustrie. Sie bieten eine ausgezeichnete Haftung auf verschiedenen Oberflächen und lassen sich leicht formen und giessen.

Polymerkeramik

Polymerkeramik ist ein hochmoderner Werkstoff, der durch Pyrolyse (Hochtemperaturerhitzung unter Ausschluss von Sauerstoff) von speziell entwickelten Polymer-Vorstufen hergestellt wird. Diese Vorstufen bestehen in der Regel aus organischen Polymeren, die keramikbildende Elemente wie bspw. Silizium, Kohlenstoff oder Stickstoff enthalten. Aus Polymeren hergestellte Keramiken bieten Vorteile wie hohe Hitzebeständigkeit, hervorragende mechanische Eigenschaften sowie Widerstandsfähigkeit gegen raue Umgebung. Sie werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, unter anderem in der Luft- und Raumfahrt, in der Elektronikbranche, im Energiesektor und in der Industrie, wo ihre massgeschneiderten Eigenschaften von unschätzbarem Wert für spezifische technische Anforderungen sind.

Thiol-Ene

Thiol-Ene sind eine Art chemische Reaktion zwischen einem Thiol (einer Verbindung mit einer Schwefel-Wasserstoff-Bindung) und einem Alken (einer Verbindung mit einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung). Sie sind in verschiedenen Industriezweigen weit verbreitet, unter anderem in der Polymerchemie und den Materialwissenschaften. Sie bieten Vorteile wie hohe Effizienz, schnelle Reaktionsgeschwindigkeiten und die Fähigkeit, durch verschiedene Mittel, einschliesslich Licht oder Wärme, initiiert zu werden. Diese Eigenschaften machen Thiol-En-Reaktionen wertvoll für die Entwicklung moderner Materialien, Klebstoffe, Beschichtungen und vieler anderer Verfahren.

Hydrogele

Hydrogele sind dreidimensionale, verknüpfte Netzwerke aus Polymeren, die Wasser absorbieren und binden können. Sie bestehen aus einer wasserreichen Struktur und ähneln damit in ihrer Konsistenz natürlichem Gewebe. Hydrogele werden aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften in vielen Bereichen eingesetzt, darunter in der Biomedizin und der Pharmazie. Die Materialien sind für ihre Biokompatibilität bekannt und eignen sich daher unter anderem für Arzneimittelverabreichungssysteme, Wundverbände und Gewebezüchtung. Darüber hinaus können Hydrogele so gestaltet werden, dass sie spezifische Eigenschaften wie Flexibilität, Porosität und kontrollierte Freisetzung von Substanzen aufweisen, was sie zu vielseitigen Materialien für die Entwicklung von medizinischen Geräten und Therapien macht.