Neue Werkstoffe eröffnen spezielle Effekte für 3D-Druck

Grafe, seit Jahren in der Farbentwicklung für den 3D-Druck tätig, kann jetzt auch spezielle Eigenschaften wie Leitfähigkeit oder Lasermarkierbarkeit bieten.

Der 3D-Druck hat sich in den vergangenen zehn Jahren von einer Nische für Hobbybastler zu einem umsatzstarken Geschäft entwickelt und ist dabei, einen wichtigen Schritt in Richtung Serienfertigung zu machen. Wirft man einen Blick auf die Zukunftsprognosen, so sieht diese mit zweistelligen Wachstumsraten hervorragend aus. Einem Bericht der International Data Corporation (IDC) zufolge, wird für 2019 mit einem Umsatz der globalen 3D-Druckindustrie in Höhe von 13,8 Mrd. USD gerechnet. Bis 2022 soll der Markt der additiven Fertigung auf 22,7 Mrd. USD ansteigen.

Grafe ist schon seit vielen Jahren in der Farbentwicklung für den 3D-Druck tätig und hat durch zahlreiche erfolgreich umgesetzte Projekte viel Erfahrung auf diesem Gebiet sammeln können. „Wir sind uns der speziellen Herausforderungen des Marktes bewusst. Neben dem Thema Farben werden die Materialeigenschaften immer

wichtiger, weshalb wir bereits viele Entwicklungen erfolgreich umgesetzt haben, um spezielle Materialien in Polymere einzuarbeiten oder gefüllte Materialien, zum Beispiel mit Carbonfaser-Anteil, einzufärben“, erläutert Export Manager Florian Ludwig.

„Gerade im Kleinmengenbereich – etwa bei neu gegründeten Firmen – ist es wichtig, dass wir keinerlei Mindestbestellmenge haben und der gesamte Farbentwicklungsprozess, inklusive eines kleinen Erstmusters, ein kostenfreier Service von uns ist“, erklärt er. „Unsere Datenbank umfasst unzählige Rezepturen und wächst ständig. 2017 hatten wir knapp 300 Neueinstellungen bzw. Farbentwicklungen, 2018 waren es bereits über 500 Neueinstellungen für den 3D-Druck.“

Neben Farben ist Grafe aber auch in der Lage, spezielle Effekte oder Eigenschaften wie Leitfähigkeit oder Lasermarkierbarkeit zu implementieren. Zudem beteiligt sich das Unternehmen an der Materialentwicklung. Ein 3D-Drucker ist Bestandteil des Technikums, so Ludwig.

Ein Schwerpunkt der Grafe-Forschungen ist aktuell ein leitfähiges PLA 3D-Druck-Material. „Die Nachfrage nach leitfähigen Teilen aus dem 3D-Drucker steigt stetig an“, berichtet Ludwig. „Entsprechende Projekte lassen sich jedoch aufgrund des hohen Carbon-Black-Anteils nicht so einfach umsetzen. Das Material wird spröde und lässt sich schlecht wickeln bzw. von der Spule zum Extruder des 3D-Druckers fördern. Grafe besitzt aber die nötige Expertise, um Entwicklungen auf diesem Gebiet erfolgreich voranzutreiben, so Ludwig.

Mit Werkstoffen von Grafe lassen sich auch Lasermarkierungen bei 3D-gedruckten Teilen erzeugen. „Herausforderung hierbei ist, das notwendige Additiv so homogen wie möglich einzuarbeiten, damit bei der Lasermarkierung keine Unterschiede zwischen den Schichten zu sehen sind bzw. kein schwankender Kontrast entsteht“, erklärt Ludwig und verweist auf unzählige weitere Effekte, die Grafe in die Farbmasterbatches einarbeiten kann. „Dabei geht es zumeist um verschiedene Flittereffekte aber auch Spezialitäten wie Black Spots, um zum Beispiel Marmoreffekte zu imitieren“, so Ludwig weiter

Immer wiederkehrend seien auch Anfragen nach hochgefüllten Batches, um den Schichtaufbau von 3D-gedruckten Teilen zu überdecken. „Hier haben wir viele Möglichkeiten und sind offen für neue Kundenanfragen“, sagt Ludwig und nennt weitere Effekte, die mithilfe von Additiven in das Druckmaterial eingearbeitet werden können. Hierzu gehört das Nachleuchten oder neu entwickelte, transparente PLA-Typen. Zudem verfügt Grafe über Zusatzstoffe, welche die Materialeigenschaften verändern, etwa sogenannte Light Diffusor Additive bei transparenten Polymeren, um die Lichtstreuung zu verbessern. Mögliche Anwendungen hier sind Abdeckungen von Lampen oder LEDs. Auch Additive, die die Oberfläche beeinflussen, zum Beispiel durch die Erzeugung eines Mattierungseffekts, habe Grafe im Programm.

Unter dem Begriff „Color on Demand“ hat Grafe zusammen mit Colorfabb, einem Unternehmen aus den Niederlanden, das sich auf die Entwicklung und Produktion von hochwertigen 3D-Druckfilamenten spezialisiert hat, einen Service etabliert, der eine benutzerdefinierte Produktion ab 2 kg pro Farbe anbietet.

Zusammen mit Grafe wurde dazu ein Verfahren entwickelt, mit dem kundenspezifische Farben schnell und einfach hergestellt werden können. Nach einem Jahr der Tests wurde „Color on Demand“ im Juni 2019 offiziell gestartet. Vor allem mit RAL-Referenzen ist Colorfabb nach eigenen Angaben in der Lage, Pantone und andere Farbreferenzen mit PLA als Basismaterial anzubieten.

gk