Neue Filamente dank Mikroverkapselung
Ein Projekt des SKZ und Fraunhofer IAP beschäftigt sich mit neuen Filamenten dank Mikroverkapselung. Die Mikroverkapselung ist ein Verfahren zur Herstellung von Partikeln, in denen eine Substanz (das „Kernmaterial“) von einer Hülle (dem „Hüllmaterial“) umgeben ist. Die Partikel haben in der Regel eine Größe von wenigen Mikrometern bis einigen Millimetern.
Das Ziel: Mehr unterschiedliche und spezielle Filamente
Das Kunststoff-Zentrum SKZ und das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP haben sich das Ziel gesetzt, die Integration von Additiven in Filamente durch die Verwendung von Mikroverkapselungstechniken zu verbessern. Diese Methode soll dazu beitragen, die Auswahl an Additiven für den Einsatz in 3D-Druckfilamenten erheblich zu erweitern.
Die Herangehensweise
Die Herausforderung dabei ist, dass Additive in Filamenten zu Verstopfungen der Düse führen können. Das Forscherteam untersucht daher, welche Additive sich für den 3D-Druck eignen.
Im ersten Schritt werden kommerzielle und selbst entwickelte Polymeradditive getestet. Im zweiten Schritt werden speziell entwickelte Mikrokapseln eingesetzt. Diese Technologie ermöglicht es, auch komplexere Additive herzustellen, wie beispielsweise Schmierstoffe, Duftstoffe oder Biozide.
Die Ergebnisse des Projekts sollen die Innovationskraft des deutschen Mittelstandes auf dem Feld der Materialentwicklung für die additive Fertigung stärken. Ziel ist es, mit einer breiten Palette an hoch funktionalen Filamentmaterialien die Kundenakzeptanz für 3D-Druckverfahren und die Marktdiversifizierung zu steigern.
Potenzielle Anwendungsbereiche
Mikroverkapselte Additive in Filamenten bieten eine Vielzahl von potenziellen Anwendungsbereichen. Dazu gehören:
- Verbesserte Funktionale Eigenschaften: Additive können die mechanischen, thermischen oder chemischen Eigenschaften von Filamenten verbessern. So können beispielsweise Schmierstoffe die Reibung zwischen beweglichen Bauteilen reduzieren, Farbstoffe die Optik von Bauteilen verändern oder Biozide die Lebensdauer von Bauteilen verlängern.
- Neue Funktionen: Additive können auch neue Funktionen in gedruckten Bauteilen ermöglichen. So können beispielsweise selbstschmierende Bauteile oder Bauteile mit eingebauten Sensoren hergestellt werden.
- Individualisierung: Additive können verwendet werden, um gedruckte Bauteile mit individuellen Eigenschaften zu versehen. So können beispielsweise Bauteile mit bestimmten Farben, Duftstoffen oder Bioziden hergestellt werden.
Ausblick
Die Ergebnisse des Projekts „Mikroverkapselte Additive: Neuartige Filamente für den 3D-Druck“ werden voraussichtlich 2024 vorliegen. Die Ergebnisse sollen dann in die Entwicklung neuer Filamentmaterialien für den 3D-Druck einfließen.
Zukünftig könnte auch Heimanwender von dieser Technik profitieren, wenn sie Filamente selber herstellen und deren Eigenschaften für Additive gezielt steuern möchten.
Geschichte der Mikroverkapslung
Die erste industrielle Anwendung der Mikroverkapselung war Durchschreibpapier, basierend auf einem Patent der Firma NCR aus dem Jahr 1953 und eingeführt in den USA durch Appleton im Jahr 1954.
Heute bieten viele Unternehmen kommerzielle Mikroverkapselungsdienste mit verschiedenen Techniken wie Tropfenbildung, Emulsionsverfahren, Sprühverfahren und anderen an.
Letzte Änderung am 11. Mai 2024