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Optimierte additive Fertigung mit Polyurethan

Breites Einsatzspektrum durch flexible Anpassung der Materialien an unterschiedlichste Anforderungen (Bild: WEVO-CHEMIE)

03.02.2022 Optimierte additive Fertigung mit Polyurethan

Für das Liquid Additive Manufacturing (LAM) hat die Wevo-Chemie GmbH maßgeschneiderte PU-Vergussmassen entwickelt, die sowohl die Verarbeitungsbedingungen als auch die Haltbarkeit der Endprodukte verbessern – von smarten Textilien bis hin zu Komponenten für Filtrationstechnik oder Brennstoffzellen.

Die Verwendung von Polyurethan in der additiven Fertigung ist durch das LAM-Verfahren möglich. Hierbei werden meist zwei reaktive Komponenten in einer Misch- und Dosieranlage vermengt und direkt über einen Druckkopf auf das zu bedruckende Textil aufgetragen. Dieser Schritt erfolgt ohne stützende Strukturen. Die für LAM benötigten Materialeigenschaften erreichen die Wevo-Produkte durch den Zusatz von Thixotropierungsadditiven zur Einstellung der Standfestigkeit und von Katalysatoren für die Anpassung der Reaktionszeiten. Für die Aushärtung der Vergussmassen wird keine Lichtquelle benötigt, denn durch das Vermischen von Harz- und Härterkomponente beginnt die chemische Reaktion unmittelbar beim Austragen aus dem Druckkopf. Die genaue Aushärtezeit der Produkte – meist wenige Minuten – wird durch den Zusatz von Katalysatoren individuell eingestellt. Zusätzlich kann die Zeitspanne durch die Verwendung von IR-Strahlern verkürzt werden.

Die in Polyurethanen enthaltenen chemischen Strukturen sind denen in Polyamid-, Polyester-, Polyacrylnitril- und Elastanfasern sehr ähnlich. Dies hat die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen zur Folge, die im Vergleich zu Silikonen eine deutlich bessere Anbindung des Werkstoffs an die Synthesefasern gewährleisten. Zudem benetzt Polyurethan die Fasern gut, ohne sie zu durchdringen – Resultat ist eine sehr gute Langlebigkeit der Textilien.

Die Auswahl der Polyolkomponenten in der Harzformulierung der Produkte in Kombination mit den entsprechenden Härterkomponenten ermöglicht außerdem die Einstellung der mechanischen Eigenschaften von sehr weichelastisch bis sehr hart. Daraus resultiert eine sehr gute Chemikalienbeständigkeit, z.B. gegenüber Desinfektionsmitteln und Tensiden, wie sie u.a. bei der chemischen Reinigung genutzt werden. Eine weitere Modifikation der Materialien verstärkt die hydrophoben wasserabweisenden Eigenschaften – für eine geringe Wasseraufnahme und eine dadurch verbesserte Waschbarkeit.

Neben den mechanischen Eigenschaften kann eine Vielzahl weiterer Funktionen  an individuelle Anforderungen angepasst werden. Dazu gehören flammhemmende Eigenschaften für die Herstellung von Spezialtextilien, vor allem Schutzbekleidung, sowie eine wärmeregulierende Wirkung durch den Zusatz von PCM-Materialien (Phase Change Materials) oder wärmeleitenden Füllstoffen. Darüber hinaus ist die Einstellung elektrisch leitfähiger bzw. antistatischer Eigenschaften möglich. Dies ist für smarte Textilien, Sensoranwendungen oder textile Heizgewebe, wie bei der Sitzheizung im Auto, relevant.

Resultat ist eine Vielzahl potenzieller Anwendungen. So z.B. die Integration elektrischer und elektronischer Bauteile. Es lassen sich z.B. Sensor- und Antennenelemente mit leitfähigen Klebstoffen und Tinten herstellen. Bei der Produktion smarter Textilien dienen die vielseitigen Produkte auch zur Verkapselung von peripheren Geräten wie Sensoren, LEDs, Batterien, Stromversorgungen oder Platinen. Und im Bereich der Membrantechnik können die Vergussmassen zum Abdichten und Verkleben von Faservliesen, z.B. für Vliesstoffe, verwendet werden, was einen Einsatz in der Filtrationstechnik oder in Komponenten für Brennstoffzellen ermöglicht.

Lösungspartner

WEVO-CHEMIE GmbH
WEVO-CHEMIE GmbH

 

Zielgruppen

Einkauf, Konstruktion & Entwicklung, Produktion & Fertigung, Qualitätssicherung, Unternehmensleitung