AIM3D, Hersteller von Multimaterial-3D-Druckern, entwickelte einen neuen, leistungsgesteigerten 3D-Drucker für das CEM-Verfahren (Composite Extrusion Modeling). Die neue ExAM 510 steht für größere Bauräume, höhere Präzision und Baugeschwindigkeiten. Der ExAM 510-Drucker ist ein Multimaterialdrucker für die additive Fertigung, der bis zu drei Werkstoffe parallel aufbauen kann. Der ExAM 510-Drucker bildet eine leistungsgesteigerte Version des bisherigen ExAM 255 ab, die zukünftig beide im Programm der Rostocker sind. Das neue Modell wird als Prototyp auf der Formnext 2021 ausgestellt. Nach einer Beta-Phase mit Pilot-Verarbeitern soll die ExAM 510, nach Angaben des Herstellers, zur Formnext 2022 serienreif sein.
Neue Maßstäbe durch ExAM 510
Der ExAM 510-Drucker ist eine Weiterentwicklung der kleineren EXAM 255 als Programmerweiterung der Rostocker. Der innovative Multimaterialdrucker kann bis zu drei Materialien verarbeiten. Dies ermöglicht zwei Baumaterialien und ein Stützmaterial. Das erweiterte Baufeld von 510 x 510 x 400 mm³ erschließt nun eine Vielzahl von Anwendungen. Der Bauraum ist mit bis zu 200ºC temperierbar, um die Spannungen im Bauteil zu reduzieren und Hochleistungswerkstoffe zu verarbeiten. Die deutlich gesteigerte Baurate bzw. Aufbaugeschwindigkeit liegt, natürlich in Abhängigkeit vom Werkstoff, bei bis zu 250 cm³/h (bei Verwendung einer 0,4 mm Düse).
Hohe Präzision und Bauteilgüte
Die Konzeption der ExAM 510 ermöglicht eine deutlich gesteigerte Präzision der Bauteile. Ziel der Anlage war es, noch mehr aus der patentierten AIM3D-Extrudertechnologie herauszuholen. Diese Extruder-Klasse ermöglicht eine bis zu Faktor 10 höhere Austragsrate als marktgängige Filament-Extruder. Durch den Einsatz von Linearmotoren und einem stabilen Mineralgussbett wird es möglich, auch bei hohen Geschwindigkeiten höchst präzise zu fahren und damit das Potential der Technologie zu erschließen.
Pluspunkte Werkstoff und Wirtschaftlichkeit
Der besondere Charme des ExAM 510 erschließt sich auf der Werkstoffseite. Die Anlage stattete AIM3D mit einer auf Hochtemperaturkunststoffe spezialisierten beheizbaren Prozesskammer aus. Dies ermöglicht es auch, Hochtemperaturkunststoffe wie PEEK, PEI, PSU, PPS, mit und ohne Faserfüllung, zu verarbeiten. Entsprechende Erfahrungen mit den Extrudern gibt es bereits auf der ExAM 255. Somit kann ein Verarbeiter den Werkstoff PEEK beispielsweise, gefüllt oder ungefüllt mit Fasermaterial, nun auch direkt als Granulat in der additiven Fertigung verarbeiten. Dies bedeutet einen enormen Kostenvorteil auf der Rohstoffseite. Aber auch das Recycling dieses Materials wird deutlich einfacher und günstiger. Die Erprobung eines Werkstoffes ist nach Aussage des Herstellers in 1 bis 2 Arbeitstagen möglich. Eine Etablierung binnen 5 bis 10 Arbeitstagen. Am Beispiel von PEEK zeigt sich die hohe Wirtschaftlichkeit am deutlichsten: Liegt der PEEK-Filament-Preis bei ca. 700 EUR/kg auf konventionellen AM-Anlagen, kann die ExAM 510 auf PEEK-Granulat zurückgreifen, wie es auch im klassischen Spritzgießen zum Einsatz kommt. Der Marktpreis von rund 50 EUR/kg für PEEK-Granulat bedeutet nur 7 % der vergleichbaren Werkstoffkosten oder eine Kostenreduzierung um Faktor 14. Dies eröffnet völlig neue Dimensionen in puncto Wirtschaftlichkeit.
Anwendungsgebiete und Potentiale
Die klassischen Anwendungsgebiete von polymeren Hochleistungswerkstoffen finden sich in Automotive, Medizintechnik oder Luft- und Raumfahrt. Die Pilotkunden von AIM3D sind dort angesiedelt. Clemens Lieberwirth, CTO bei AIM3D: „Die Weiterentwicklung unseres patentierten ExAM 255 zum ExAM 510 ist für uns ein Technologiesprung. Man könnte also sagen, wir bieten nun eine schnellere, größere, heißere und genauere CEM-Prozesstechnik für das Additive Manufacturing an.“
Tabelle 1: Anwendungsfelder der CEM-Technologie nach Materialien
| Metall | Edelstähle, Kupfer, Werkzeugstähle, Wolfram, Wolfram Carbid | Fixturen Induktoren, Tiefziehwerkzeuge, Kollimatoren Innengekühlte Werkzeuge |
| Keramik | Aluminium Oxid Zirkon Oxid Silizium Carbid Silizium Nitrid | Chem. Prozesstechnik Hochspannungs- Isolatoren, Thermisch beanspruchte Bauteile |
| (verstärkte) Kunststoffe | PA6 GF30 PPS GF 40 PEEK PEI | Kühlmitteltechnik, Automotive Anwendungen ESD Gehäuse |
Tabelle 2: Baureihenvergleich ExAM 255 und ExAM 510
| ExAM 255 | ExAM 510 | |
| Baugröße | 255 x 255 x 255 | 510 x 510 x400 |
| Bauraumtemperatur | 60 °C | 200 °C |
| Baurate | 40 cm³/h | 250 cm³/h * |
| Druckköpfe | 2 | 2 + 1 Support |
| Primäranwendungsbereich | MIM / CIM | Verstärkte Hochleistungskunststoffe |
*abhängig von Düsendurchmesser, Schichtstärke und Bauteilgeometrie
Fotos: AIM3D GmbH
www.aim3d.de