3D-Druck von Thermoplastischen Elastomeren mit elektrischer Leitfähigkeit

Johanna Schmid, Market Manager Industry bei KRAIBURG TPE, spricht über die Herausforderungen und Fortschritte bei der Verwendung von thermoplastischen Elastomeren (TPE) im 3D-Druck mit elektrisch leitfähigen Materialien. In ihrem Blogpost spricht sie über die Grenzen herkömmlicher 3D-Druckverfahren mit TPE-Materialien und geht darüber hinaus auf die Verwendung einer Pellet-Extrusionstechnologie für TPE ein und betont deren Vielseitigkeit, Kosteneffizienz und Eignung für funktionale Prototypen sowie die Serienproduktion. Außerdem schildert sie die wachsende Nachfrage nach elektrisch leitfähigen Materialien in verschiedenen Anwendungen.

TPE-Materialien im 3D-Druck

Mittlerweile sind die Vor- und Nachteile des 3D-Drucks weit verbreitet: flexibles Design, schnelles Prototyping, Kosteneffizienz, aber auch gewisse Einschränkung hinsichtlich der zu verwendenden Materialien. Klassische 3D-Druckverfahren stoßen bei der Verarbeitung von TPE unterhalb eines Härtewertes von 70 Shore A schnell an ihre Grenzen. 
Dafür gibt es mehrere Gründe: Unter Umständen lässt sich das gewünschte Material nicht ohne Mehraufwand in die für Sinterprozesse erforderliche Pulverform überführen, das Material schmilzt nicht homogen oder schnell genug im Laserstrahl auf oder Filamente können nicht gleichmäßig genug extrudiert werden. Unabhängig von der in den Druckern eingesetzten Technologie lässt sich eine Gemeinsamkeit festmachen: Weiche TPE lassen sich mit klassischen Systemen nicht direkt verarbeiten. Um dies dennoch zu ermöglichen, bestand die Herausforderung für Anbieter von 3D-Druckern darin, Wege zu finden, TPS-Compounds zuverlässig zu verarbeiten. 
Das Verarbeitungsproblem wurde mit verschiedenen Lösungsansätzen erfolgreich gemeistert. Da immer mehr Compounds für den 3D-Druck verwendet werden können, möchte ich kurz auf eine der wichtigsten Technologien eingehen, mit der wir kürzlich Prototypen mit elektrisch leitfähigen thermoplastischen Elastomeren gedruckt haben, um der steigende Nachfrage nach Anwendungen wie Sensoren, flexiblen Leitern oder Kabelmanagementsystemen entgegenzukommen.

Pellet-Extrusionsverfahren für TPE

Befeuert von der Notwendigkeit, den 3D-Druck vielseitiger zu gestalten oder Serienproduktion zu ermöglichen, wurde das Konzept der direkten Granulat-Extrusion ins Leben gerufen. Dieses Verfahren kombiniert die Vorteile des 3D-Drucks - wie die Möglichkeit, Strukturen zu erzeugen, die beim Spritzgießen oder Metallfräsen nicht möglich sind - mit den Vorteilen von reichlich verfügbaren Polymergranulaten, einschließlich einer breiten Palette von Compounds aus dem KRAIBURG TPE-Portfolio. Die Vielseitigkeit der Materialeigenschaften, Härtegrade und speziell abgestimmten Eigenschaften, wie zum Beispiel elektrische Leitfähigkeit oder schlicht Farbe, der handelsüblichen Kunststoffe ist konkurrenzlos. 
Auch die Kosten sind im Vergleich zu klassischen 3D-Druckfilamenten geringer. Durch die nahezu unendliche Auswahl an Materialien ist die Granulat-Extrusionstechnologie eine Kerntechnologie für funktionales Prototyping. Und aufgrund der Materialkosten und des hohen Durchsatzes eignet sie sich auch hervorragend für Serienproduktionen im kleinen und mittleren Umfang. 

Warum die elektrische Leitfähigkeit von TPE wichtig ist

Die Quintessenz ist, dass die funktionalen Anforderungen an Kunststoffen steigen. Nehmen wir ein Fahrzeug als Beispiel: In einem Auto können über 70 Sensoren verbaut werden, die verschiedene Aspekte überwachen. Egal ob Sensoren, Bedienhilfen für Touchscreens oder die Ableitung von Fehlerströmen - jede dieser Anwendungen wird durch elektrisch leitfähige Materialien ermöglicht. Kunststoffhersteller sind daher gefragt, Materialien mit geringem spezifischen Widerstand liefern. 
Zusammenfassend lässt sich also festhalten, dass bereits die erste Projektphase von Materialien profitiert, die im 3D-Druck verarbeitet werden können. Deshalb haben wir unsere elektrisch leitfähige EC-Serie erfolgreich für Sie getestet. Und da der Markt für alle Arten von Anwendungen, die auf Sensordaten basieren oder damit arbeiten, sehr vielversprechend ist, wird die Verfügbarkeit von Materialien, die für das Rapid Prototyping geeignet sind, Kunden und Herstellern gleichermaßen zugutekommen.