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.
Die Wahl 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 ein Übergangsvolumen in der Produktion, ab dem der Mikro-Spritzguss (Micro IM) kostengünstiger wird als der 3D-Druck. Bei Standardteilen liegt dieses Volumen typischerweise im niedrigen Tausenderbereich. Bei kleinen, hochpräzisen Bauteilen ist das Übergangsvolumen aufgrund der hohen Kosten für Mikrospritzgussformen deutlich höher. Der 3D-Druck wird nur dann zu einer praktikablen Alternative, wenn die erforderliche Auflösung erreichbar ist und geeignete Materialien zur Verfügung stehen.
Beim Vergleich herkömmlicher Polymere mit photopolymerisierbaren Harzen, die für den Mikro-3D-Druck geeignet sind, müssen Mikrohersteller die Materialeigenschaften prüfen und die primären sowie sekundären Bewertungskriterien festlegen. Ist die Festigkeit, eine mechanische Eigenschaft, am wichtigsten, sind die Vergleichsmetriken die Biegefestigkeit und Zugfestigkeit. Bei medizinischen Anwendungen für die hochpräzise Mikrofertigung können spezifische Biokompatibilitätsstufen erforderlich sein. Derzeit sind photopolymerisierbare Harze verfügbar, die spezifische ISO 10993-Standards wie ISO 10993-5 (In-vitro-Zytotoxizität) und ISO 10993-10 (Hautirritation) erfüllen können. Es gibt auch eine wachsende Liste von photopolymerisierbaren 3DP-Polymeren, die traditionellen Polymeren für andere Anwendungen zugeordnet sind.
Durch die Wahl der richtigen Materialien für den µ3DP können Mikrohersteller vom prognostizierten Wachstum sowohl in medizinischen als auch in nicht-medizinischen Anwendungen profitieren. Beispielsweise könnte PEEK für das Prototyping orthopädischer Implantate oder für Mikropumpengehäuse, Mikrogetriebe und Linsenhalter verwendet werden. Mögliche Anwendungen für Polysulfon (PSU) umfassen das Prototyping mikrofluidischer Geräte und Mikrogetriebe für Endanwendungen. Polycarbonat (PC)-Anwendungen decken Prototypen und Endanwendungsteile sowohl für Zellbehälter als auch für implantierbare Ports ab. Polyimid (PA) könnte für medizinische Teile wie Pupillenerweiterer oder für nicht-medizinische Teile wie Gehäuse für elektrostatische Ventile verwendet werden. Dies sind nur einige der verfügbaren Materialien und Anwendungen, die der µ3DP ermöglichen kann.
Erfahren Sie mehr über die Auswahl des richtigen Polymers für den 3D-Druck.
