Additive Fertigung mit Polyurethan

Annina Schopen,

Mode, die aus dem Drucker kommt

3D-Druck kommt auch in der Textilindustrie zum Einsatz. Für entsprechende Anwendungen werden bislang häufig photohärtende Polymere oder Silikon verwendet. Mittels des LAM-Verfahrens kann auch Polyurethan genutzt werden. Dazu hat Wevo-Chemie Vergussmassen entwickelt, die sowohl die Verarbeitungsbedingungen verbessern sollen als auch die Haltbarkeit der Endprodukte.

Polyurethane können mittels LAM-Verfahren für die additive Fertigung im Textilbereich eingesetzt werden. © Wevo-Chemie

3D-Druck steigert unter anderem die Designfreiheit und ermöglicht die Optimierung bestehender Funktionen von Textilien und textilen Bauteilen ebenso wie die Integration zusätzlicher Funktionen. Polyurethan-Vergussmassen bieten darüber hinaus im Vergleich zu den bislang vorwiegend genutzten Werkstoffen verschiedene Vorteile.

Die Verwendung von Polyurethan in der additiven Fertigung ist durch das Liquid-Additive-Manufacturing (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 – diese kommen beispielsweise bei der Stereolithografie (SLA) zum Einsatz, dem ältesten additiven Fertigungsverfahren. 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.

Ein weiterer Unterschied: Für die Aushärtung der Wevo-Vergussmassen wird laut Unternehmen 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 – werde durch den Zusatz von Katalysatoren individuell eingestellt. Zusätzlich könne die Zeitspanne durch die Verwendung von sogenannten IR-Strahlern verkürzt werden.

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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 laut Wevo im Vergleich zu Silikonen eine bessere Anbindung des Werkstoffs an die Synthesefasern gewährleisten. Zudem benetze Polyurethan die Fasern gut, ohne sie zu durchdringen – Resultat sei eine sehr gute Langlebigkeit der Textilien.

Die Auswahl der Polyolkomponenten in der Harzformulierung der Wevo-Produkte in Kombination mit den entsprechenden Härterkomponenten ermöglicht außerdem die Einstellung der mechanischen Eigenschaften der Wevo-Produkte von sehr weichelastisch bis sehr hart. Daraus resultiere eine sehr gute Chemikalienbeständigkeit, zum Beispiel gegenüber Desinfektionsmitteln und Tensiden, wie sie unter anderem bei der chemischen Reinigung genutzt werden. Eine weitere Modifikation der Materialien verstärke die hydrophoben wasserabweisenden Eigenschaften.

Anwendungsmöglichkeiten durch Polyurethan-Vergussmassen

Die Wevo-Produkte können außerdem an weitere individuelle Anforderungen angepasst werden, so die Mitteilung. 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 sei die Einstellung elektrisch leitfähiger oder antistatischer Eigenschaften möglich. Dies ist für smarte Textilien, Sensoranwendungen oder textile Heizgewebe, wie die Sitzheizung im Auto, relevant. Aber auch die Integration elektrischer und elektronischer Bauteile sei möglich: So lassen sich beispielsweise Sensor- und Antennenelemente mit leitfähigen Klebstoffen und Tinten herstellen.

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