Der Mikro-3D-Druck bietet Herstellern eine Alternative zum Mikrospritzguss und zur Mikrobearbeitung. Beim 3D-Druck werden wichtige Design- und Fertigungsüberlegungen zu Crossover-Volumen und Materialeigenschaften berücksichtigt. Bei der Auswahl eines Polymers für den 3D-Druck müssen Sie sowohl Ihre Anwendung als auch die Eigenschaften, die Sie für Ihr endgültiges Teil benötigen, berücksichtigen.
Heute gibt es vier große Anwendungsbereiche für den Mikro-3D-Druck:
- Form- und passformbasierter Prototyp
- Mechanischer Prototyp
- Funktionsprototyp
- Endanwender-Produkt
Je nach Anwendung variieren die Eigenschaften, die Ihr endgültiges Teil aufweisen muss. Dazu gehören Geometrietreue, mechanische Eigenschaften, chemische und thermische Eigenschaften und Langlebigkeit. Es gibt eine Reihe von Polymeren für die Fertigung, die diese Eigenschaften besitzen und in vielen Branchen eingesetzt werden.
Auswahl des richtigen Materials
Neben dem medizinischen Markt gibt es Chancen in der Mikrooptik, der Mikrofluidik, intelligenten Geräten mit mikromechanischen Systemen (MEMS) und Anwendungen mit erhöhter Sensorik für das industrielle Internet der Dinge (IIoT). Mikrogeformte Polyetheretherketon (PEEK)-Polymere ersetzen auch mikrobearbeitete Edelstähle, um Abfall und Gewicht zu reduzieren. Mikrospritzgießer sind zu Recht besorgt über die Kosten, aber sie wollen auch die Gewissheit, dass 3D-gedruckte Materialien die Eigenschaften herkömmlicher Polymere replizieren können. µ3DP kann diese Bedenken zerstreuen.
Wichtige Überlegungen bei der Auswahl des richtigen Polymers
Es gibt eine Grenzproduktionsmenge, bei der die Mikro-IM kostengünstiger wird als der 3D-Druck. Bei Standardteilen liegt dieses Volumen typischerweise im niedrigen Tausenderbereich. Bei kleinen, hochpräzisen Teilen ist das Übergangsvolumen aufgrund der hohen Kosten für Mikroformen deutlich größer. Der 3D-Druck wird nur dann zu einer praktikablen Alternative, wenn die erforderliche Auflösung erreichbar ist und geeignete Materialien zur Verfügung stehen.
Beim Vergleich traditioneller Polymere mit fotohärtbaren Harzen, die für den Mikro-3D-Druck geeignet sind, müssen Mikrohersteller die Materialeigenschaften untersuchen und die primären und sekundären Kriterien für die Bewertungen festlegen. Wenn die Festigkeit, eine mechanische Eigenschaft, am wichtigsten ist, sind die Metriken für den Vergleich die Biegefestigkeit und die Zugfestigkeit. Bei medizinischen Anwendungen für die hochpräzise Mikrofertigung kann ein bestimmtes Maß an Biokompatibilität erforderlich sein. Derzeit sind photohärtbare Harze erhältlich, die bestimmte ISO 10993-Standards wie ISO 10993-5 (Zytotoxizität in vitro) und ISO 10993-10 (Hautreizung) erfüllen können. Es gibt auch eine wachsende Liste von photohärtbaren 3DP-Polymeren, die herkömmlichen Polymeren für andere Anwendungen zugeordnet sind.
Durch die Wahl der richtigen Materialien für µ3DP können Mikrohersteller von dem prognostizierten Wachstum sowohl bei medizinischen als auch bei nicht-medizinischen Anwendungen profitieren. PEEK könnte zum Beispiel für das Prototyping orthopädischer Implantate oder für Mikropumpengehäuse, Mikrogetriebe und Linsenhalter verwendet werden. Mögliche Anwendungen für Polysulfon (PSU) umfassen das Prototyping von mikrofluidischen Geräten und Mikrogetriebe für den Endverbraucher. Anwendungen für Polycarbonat (PC) umfassen Prototypen und Endverbraucherteile sowohl für Zellbehälter als auch für implantierbare Ports. Polyimid (PA) könnte für medizinische Teile wie Pupillenexpander oder für nicht-medizinische Teile wie die Gehäuse für elektrostatische Ventile verwendet werden. Dies sind nur einige der verfügbaren Materialien und Anwendungen, die µ3DP ermöglichen kann.
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