Die additive Fertigung entwickelt sich immer schneller von einer Methode zur schnellen Herstellung von Prototypen zur zuverlässigen Alternative traditioneller Fertigungsmethoden. Neuestes Beispiel: Der Hybriddrucker microArch D1025 von Boston Micro Fabrication (BMF) kombiniert verschiedene Auflösungen in einem Druckvorgang und erzeugt damit Mikroteile in serientauglicher Qualität und Effizienz.
Im Spannungsfeld von Biowissenschaften, Medizintechnik und Elektronik sind präzise und akkurate Mikrobauteile für viele innovative Anwendungen essentiell. Die Miniaturisierung, die Individualisierung und die schnelle Produktentwicklung verlangen nach dem 3D-Druck, einer Möglichkeit, schnell komplexe Prototypen und Endprodukte fertigen zu können.
Aber nicht alle 3D-Drucktechnologien eignen sich für diese hohen Genauigkeit und Präzision. Die von BMF entwickelte Projektionsmikro-Stereolithografie (PµSL) erreicht als einzige Technologie Toleranzen, die das mikropräzise Spritzgießen liefert. Die Technologie arbeitet mit ultrahoher Auflösung, spezieller Software, präzisen Schrittmotoren und besonderen Materialien, um schnell Teile innerhalb der geforderten engen Toleranzen zu produzieren.
CAD-Modelle mit PµSL realisieren
Die Effektivität der gesamten Produktentwicklung hängt vom Ablauf der einzelnen Entwicklungsschleifen ab. Mit der PµSL-Technologie lassen sich einzelne Teile oder Chargen produzieren, die durchgängig Toleranzen von bis zu +/- 10µm einhalten. Gerade in der Mikroebene macht diese Präzision den Unterschied zwischen Bauteilen oder Features, die perfekt in andere Komponenten passen und anderen, die in aufwändiger Nacharbeit verbessert werden müssen. Letztere verursacht Verzögerungen im Zeitablauf und höhere Kosten in der Qualitätssicherung. Konsistent enge Toleranzen, hohe Auflösung, Genauigkeit und Präzision sind entscheidende Faktoren additiver Fertigungslösungen, die Innovationen zur Marktführerschaft bringen.
Mikropräzision in der Medizintechnik
Miniaturisierung ist zwar auch in der Medizintechnik ein Trend. Doch ist dieser stark regulierten Branche sind hohe Präzision und Genauigkeit besonders wichtig. Von innovativen Verabreichungsmethoden für Medikamente wie Mikronadelpflaster, bis hin zu mikrochirurgischen Geräten für die minimalinvasive Chirurgie wird der Mikro-3D-Druck in einer Vielzahl von medizintechnischen und medizinischen Anwendungen eingesetzt.
Mit der PµSL-Technologie von BMF lassen sich Teile mit kritischen Merkmalen jedes Mal nach den genauen Spezifikationen drucken. Bei BMF durchläuft jeder Auftrag und jedes produzierte Teil einen Qualitätssicherungsprozess und wird von Experten geprüft, um sicherzustellen, dass es den Anforderungen des Kunden entspricht. Dieser Prozess ist ein integraler Bestandteil der Zusammenarbeit und im Gesundheitswesen unerlässlich.
Offen für viele Materialien
Speziell abgestimmte Materialien sind äußerst wichtig, wenn man trotz enger Toleranzen und Mikromerkmale Komponenten und Produkte mit bester Qualität und Leistung erreichen will. In der Medizintechnik ist die Biokompatibilität wichtig. In der Mikroelektronik müssen die Materialien verschiedene Anforderungen der Endanwendung erfüllen. Zum Beispiel, wenn die Produkte typischerweise hohen Temperaturen ausgesetzt sind oder elektrostatisch ableitende (ESD) Eigenschaften erfordern, V0-Werte oder niedrige Dielektrizität aufweisen müssen. Die Drucksysteme von BMF sind offen zur Anwendungen verschiedener, eigener und fremder Materialien mit den Eigenschaften, die der Kunde benötigt.
Zu den UV-härtbaren Materialen gehören zahlreiche Kunststoffharze, die steif, zäh, hoch temperaturbeständig, biokompatibel, flexibel oder auch transparent sind. Zusätzlich zu zahlreichen technischen und biomedizinischen Kunststoffen unterstützt die PµSL-Technologie eine Verwendung von Hydrogelen und Verbundharzen, die Keramik- oder Metallpartikel enthalten.
Mit dualer Auflösung zur Serienfertigung
Vor kurzem konnte BMF ein Drucksystem mit dualer Auflösung ankündigen: Als erster Hybrid-Drucker kann der microArch D1025 mit verschiedenen Auflösungen produzieren. Winzige Bauteile und komplexe Merkmale werden bei 10µm Auflösung exakt reproduziert, während der 25µm-Modus bei kleinen Teilen, die keine ultrahohe Auflösung erfordern, höhere Druckgeschwindigkeiten zulässt. Sensationell ist jedoch, dass sich beide Auflösungen in einer Druckschicht flexibel miteinander verbinden lassen. So können Anwender für jeden Bereich eines Bauteils die richtige Auflösung wählen. Der microArch D1025 erkennt im Hybrid-Modus auch selbsttätig Bereiche, die 10µm Auflösung erfordern und stellt sich darauf ein. So werden winzige Features exakt wiedergegeben, während der Aufbau insgesamt schneller abläuft.
Serienfertigung dank hoher Effizienz
An vielen weiteren Stellen wurde die Geschwindigkeit und Effizienz des Mikrodruckers mit einem Bauraum von 100 x 100 x 50 Millimetern verbessert. So richtet ein automatisches Kalibrierungssystem die Plattform, Walze und Membran aus und verringert damit die Umrüstzeiten. Die Druckeinstellungen für die Walzenfrequenz und die Verzögerungszeigen können automatisch an Druckfläche und Materialviskosität angepasst werden. Auch das Niveau des Harzbades wird automatisch exakt eingestellt. Spachtel und Walze eliminieren Luftblasen und verkürzen die Nivellierungszeit. Die Membran muss zwischen den Aufbauten nicht entfernt oder neu installiert werden. Dies bedeutet höhere Verfügbarkeit und mehr Betriebszeit. Schließlich wird die Druckplattform magnetisch fixiert, um die Entnahme zu erleichtern. Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen erreichen mit dem microArch D1025 höhere Geschwindigkeit und Effizienz ohne Einbußen an Präzision und Genauigkeit. Davon können sich Besucher auf der Formnext in Frankfurt in Halle 11.1 an Stand C19 ein eigenes Bild machen.
