Lebensmittelechtes Pulver für selektives Lasersintern (SLS) bei 3D-Druck. Implantat-taugliche Polymere für Stereolithografie-3D-Druck (SLA). Was aber haben diese Materialien gemeinsam? Sie alle wurden auf Formlabs-Druckern mit dem Open Material Mode (OMM) entwickelt.
Im Oktober 2024 gab Formlabs die Veröffentlichung des OMM bekannt, mit dem erfahrene Nutzern die Möglichkeit erhalten, auf Formlabs-Druckern mit jedem 405 nm Photopolymer-Kunstharz oder 1064 nm Pulver zu drucken. Seitdem haben Hunderte von Unternehmen OMM gekauft und genutzt, um ihre Druckmöglichkeiten zu erweitern, darunter Forschungseinrichtungen, Materialhersteller und Unternehmen, die neue Anwendungen auf den Markt bringen wollen.
Das Heizelement, der Mischer und die Nivellierfunktion der 3D-Drucker der FORM 4-Serie stellen zusammen mit dem OMM die nötigen Produktionswerkzeuge dar, um neue Materialien zu entwickeln. In Kombination mit den 10 neuen Parametern, die wir seit der Erstveröffentlichung hinzugefügt haben, sind die Formlabs-Drucker die idealen Geräte für die Entwicklung modernster Materialien.
Drei Unternehmen: Henkel, Poly-Med und Fabulous konnten dank dem OMM neuartige Materialien entwickeln und damit die Möglichkeiten des Drucks revolutionieren.
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Ganz gleich, ob Sie schnell Prototypen herstellen oder Endverbrauchsteile produzieren wollen: Wir stehen Ihnen mit Rat und Tat zur Seite. Das Vertriebsteam von Formlabs besteht aus engagierten Fachleuten, die genau wissen, wie sie Sie und Ihr Unternehmen professionell unterstützen können.
Wie Henkel Loctite® 3D-Harze mit benutzerdefinierten Druckeinstellungen mit Form 4 nutzt
„Formlabs hat ein Ökosystem aufgebaut, das den Druck mit Kunstharz einfach und zugänglich macht. Aufgrund der starken Kundennachfrage seitens der Nutzer war es naheliegend, Loctite® 3D-Harze für den Form 4 zu validieren. Heute sind mehr als ein Dutzend unserer Materialien qualifiziert und bieten den Nutzern zuverlässige Arbeitsabläufe vom Anfang bis zum Ende ihrer Fertigungsprozesse.“
Andrew Baggen, Leiter der Geschäftsentwicklung - 3D-Druck in Nordamerika, Henkel AG & Co. KGaA
(Bild: Henkel)
Henkel stellt Loctite® 3D-Harze her, die für eine breite Palette von Endanwendungen entwickelt wurden. Der OMM macht es für Henkel schneller und einfacher, benutzerdefinierte Einstellungen für ihre Harze zu entwickeln, was wiederum mehr Kunden ermöglicht, mit Loctite® 3D-Harzen zu drucken. Mit dem OMM konnten sie schnell Einstellungen für mehr als 12 ihrer Harze veröffentlichen, darunter auch zähe, erhitzbare und elastomere Materialien.
Mit dem OMM konnte Henkel mit dem Druckeinstellungseditor die optimalen Druckeinstellungen für jedes auf dem Form 4 zu druckende sowie Arbeitsabläufe für die Nachbearbeitung entwickeln. Jede Einstellung erfordert eine umfassende Validierung vom Druck bis zur Nachbearbeitung, um eine durchgehende mechanische Leistung, Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität garantieren zu können.
„Der OMM gibt uns die Flexibilität, Druckeinstellungen direkt zu optimieren, was die Profilentwicklung und -validierung beschleunigt. Damit können wir die Feinabstimmung der mechanischen Leistung, der Maßgenauigkeit und der Oberflächenqualität durchführen, damit die Kunden das Beste aus den Loctite®-Harzen herausholen können.“
Dr. Daniel Rothfuss, Leiter der Abteilung Produktentwicklung und Anwendungstechnik für 3D-Druck, Henkel AG & Co. KGaA
Die hohe Belichtungsleistung des Form 4 ermöglichte es Henkel, Einstellungen für Harze zu entwickeln, die oft nur auf industriellen 405 nm 3D-Druckern gedruckt werden können, wodurch ihren Kunden eine größere Auswahl zur Verfügung steht. Mit dem OMM sind diese leistungsstarken Harze auf dem Form 4 leichter zugänglich. Baggen fügte hinzu: „Wir sehen bereits innovative Anwendungen bei Kunden wie Air Down Gear Up und Forerunner 3D, die Loctite®-Harze zur Herstellung fertiger Teile für den Endverbrauch verwenden.“
Druck von Implantaten aus Polymeren in hochpräzisen Geometrien bei Poly-Med
Poly-Med, Inc., ein Auftragsentwicklungs- und Fertigungsunternehmen (CDMO), entwickelt Biomaterialien, darunter Photoset® 023 Resin, ein Material, das für Anwendungen konzipiert ist, die nicht tragende Lager haben und und einen niedrigen Modul erfordern. Ph. D. Aaron Vaughn, der Leiter des Bereichs Materialwissenschaft und -technik bei Poly-Med, verwendet den OMM auf Formlabs-SLA-3D-Druckern für die Entwicklung von Biomaterialien. Derzeit stehen er und das Poly-Med-Team kurz vor dem Abschluss einer Machbarkeitsstudie für ein neuartiges resorbierbares medizinisches Gerät, nämlich ein 3D-gedrucktes, gitterbasiertes, implantierbares Medizinprodukt, das später für die Fertigung von maßgefertigten Weichgewebetransplantaten, Wundmatrizen und Verbrennungsmatrizen verwendet werden kann.
Ein Beispiel für das Photoset® 023 Resin von Poly-Med, gedruckt mit Formlabs-Druckern. (Bild: Poly-Med)
Bei der Entwicklung dieses Harzes setzte Poly-Med den OMM sowohl auf Form 3- als auch auf Form 4-3D-Druckern ein. Insbesondere die Heizelemente, die Squish- und Lift-Fähigkeiten und die Steuerung der Geschwindigkeit des Mischers von Form 4 waren wichtige Merkmale für die Entwicklung.
„Bei der Entwicklung von Materialien für bioresorbierbare Anwendungen wollten wir Lösungsmittel und reaktive Monomere ausschließen, die normalerweise verwendet werden, um die Viskosität eines Harzes zu verringern. Das Heizelement des Druckers wurde zu einem entscheidenden Merkmal desselben, damit unsere biokompatiblen resorbierbaren Harze ohne diese Chemikalien gedruckt werden können. Wir wollten, dass der Drucker neben dem Heizelement auch einen Wischer enthält, mit dem wir die Zusatzstoffe, die wir dem Harz beifügen, mischen können.“
Aaron Vaughn, Leiter für Materialwissenschaft und Technologie, Poly-Med
Mit dem Druckeinstellungseditor von PreForm konnte Vaughn die Belichtung, Schichthöhe, Erhitzung, Schichtdicke, XYZ-Korrekturfaktoren und vieles mehr steuern und so die genauen Einstellungen entwickeln, die er zum Drucken benötigte.
Nach unserem letzten Gespräch mit Poly-Med sagt Vaughn nun: „Wir mussten zwei Form 4-Drucker anschaffen, um die Nachfrage nach unseren aktuellen Druckprojekten decken zu können. Diese beiden Form 4-Drucker haben unsere Prozess- und Produktentwicklung beschleunigt.“
Lebensmittelsicherheit mit dem lebensmittelechten SLS-Pulver von Fabulous
„Der OMM und der Fuse 1+ 30W haben unsere Herangehensweise an die Materialentwicklung verändert. Dank dieser offenen Plattform konnten wir DETECT in Rekordzeit validieren und unseren Kunden eine zuverlässige industrielle Lösung zur Verfügung stellen - ohne die Einschränkungen herkömmlicher Systeme.“
Arnault Coulet, CEO und Gründer, Fabulous
Fabulous, ein Unternehmen, das auf hochwertige Materialien für SLS spezialisiert ist, hat sein PA11 DETECT Pulver für den Fuse 1+ 30W entwickelt und validiert. Das Unternehmen FABULOUS ist dafür bekannt, dass es als erstes patentierte Materialien entwickelte, die den Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln im Zusammenhang mit der Pulverbetttechnologie entsprechen. Diese Materialien verfügen auch über Erkennungsfunktionen, die für die Sicherheit bei der Fertigung von Lebensmitteln und Arzneimitteln unerlässlich sind: optische Erkennung mit einem blauen Sicherheitsindikator in der Materialmasse und Metallerkennung dank einem Komposit-Polymer-Magnetit-Material. Das DETECT-Material wurde aus biobasiertem PA11 entwickelt und verfügt über die höchsten Zertifizierungen für den Kontakt mit Lebensmitteln. Die Zugänglichkeit des Ökosystems der Fuse-Serie ermöglichte es Fabulous, ein spezielles Material wie DETECT zu validieren, ohne auf teure High-End-SLS-Systeme zurückgreifen zu müssen.
DETECT-Muster zur Veranschaulichung der Sicherheitsanforderungen in der Lebensmittelbranche: blaue optische Erkennung kombiniert mit magnetisierbarer Metallerkennung.
Bei der Validierung des Pulvers erzielte Fabulous isotrope mechanische Eigenschaften für das Material. Darüber hinaus bescheinigte Fabulous dank der Zuverlässigkeit des OMM und des Fuse-Ökosystems die Konformität von DETECT für Teile, die direkt mit dem Fuse 1+ 30W gedruckt werden, mit den Migrationsprüfungen gemäß EU 1935-2004 / 10-2011 und FDA CFR 21.
Der in DETECT auf Fuse 1+ 30W gedruckte Eisextruder wird jetzt in der Herstellung eingesetzt und ersetzt somit herkömmliche maschinell bearbeitete und geformte Teile. Dieses Teil ist ein Beweis für die Oberflächenbeschaffenheit, die geometrische Komplexität und die industrielle Anwendbarkeit in der Lebensmittel- und Pharmabranche. (Bild: Fabulous)
Fabulous stellt eine gebrauchsfertige FPS-Datei zur Verfügung, die in PreForm hochgeladen werden kann. Darüber hinaus ist auch ein detaillierter Nutzerleitfaden für den Druck von DETECT auf dem Fuse 1+ 30W verfügbar, der empfohlene Einstellungen und Nachbearbeitungsprotokolle enthält.
Teil vor Fuse Blast (links) und danach (rechts). (Bild: Fabulous)
Fuse Blast ist eine vollautomatische Lösung zum Reinigen und Abschleifen von Teilen mit einer Oberflächenbeschaffenheit, wie die von Mattglanz. (Bild: Fabulous)
Der Druck von DETECT auf dem Fuse 1+ 30W macht das Drucken von lebensmittelechten Teilen zugänglicher. Außerdem werden so die hohen Kosten industrieller SLS Systeme und die mit der Auslagerung verbundenen langen Durchlaufzeiten minimiert.
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Von lebensmittelechten Pulvern bis hin zu bioresorbierbaren Harzen - OMM auf Formlabs-Druckern gibt Forschern an der Spitze der Materialwissenschaft Zugang zu den Werkzeugen, die sie benötigen, um die Grenzen dessen, was gedruckt werden kann, zu erweitern.
OMM und Druckeinstellungseditor sind zwar unglaubliche Werkzeuge für die Optimierung von Druckvorgängen, aber sie sind mitunter schwer zu navigieren. Für diejenigen, die OMM kennenlernen wollen, stehen diverse Ressourcen zur Verfügung. Das Forum für den Austausch von FPS-Dateien finden Sie hier. Zusätzlich stehen die folgenden Ressourcen für den SLA- und SLS-3D-Druck zur Verfügung.
SLA
SLS
Wenn Sie beginnen möchten, die Grenzen des Drucks zu erweitern oder Materialien von Drittanbietern zu verwenden, sollten Sie OMM nutzen. Weitere Informationen zu den 3D-Druckern von Formlabs finden Sie hier, um zu erfahren, wie unsere Technologie Ihre Forschung und Entwicklung unterstützen kann.