Die Carbon Plattform

Wir befinden uns mitten in einem Wandel, bei dem der Übergang von der physischen zur digitalen Fertigung die traditionellen Methoden zur Herstellung von Objekten in Frage stellt. Die digitale Fertigung ist das Rückgrat des 3D-Drucks seit seinen Anfängen in den frühen 1980er Jahren. Die kontinuierlichen Fortschritte in der qualitativen und quantitativen Entwicklung sowie die Einführung flexibler, schlanker Fertigungsmethoden haben dazu geführt, dass die die digitale Fertigung sowohl für das Prototyping als auch für die Produktion immer häufiger eingesetzt wird. Die jüngste Partnerschaft zwischen Protolabs und Carbon zeigt, wie die digitale Fertigung Produkte vom Konzept bis zur Herstellung neu erfindet.

Als Ergänzung zu den verfügbaren Protolabs-Technologien für Rapid Prototyping und On-Demand-Produktion bietet die Carbon-Suite aus Software, Hardware und Materialien eine Methode zur Herstellung von polymeren Endprodukten in großem Maßstab. Herkömmliche Verfahren der additiven Fertigung sind oft mit Kompromissen zwischen robusten Eigenschaften und akzeptabler Oberflächenbeschaffenheit verbunden. Die Digital Light Synthesis™-Technologie von Carbon nutzt Lichtprojektion und sauerstoffdurchlässige Optiken, um Teile mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften und der für Endprodukte erforderlichen Auflösung herzustellen.

Das Ergebnis: Mit Carbon Digital Light Synthesis™ gedruckte Teile sind mit Spritzgussteilen vergleichbar, jedoch ohne die erforderlichen Werkzeuge. Die Carbon-Drucker können Teile mit isotropen Materialeigenschaften und einem robusten Industriedesign herstellen. Darüber hinaus ermöglicht die Fähigkeit der Carbon-Hardware, langlebige Teile zu produzieren, ohne dass zeitaufwändige, teure Stahlwerkzeuge erforderlich sind, eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten, wie z. B. Düsen, Gehäuse, Einrastfunktionen, mechanische Komponenten, Halterungen und mehr.

Der Bohrer besteht aus dem RPU-Material von Carbon für zusätzliche Haltbarkeit.

Durch den Wegfall der Beschränkungen, die die traditionelle Fertigung mit sich bringt, finden die Kunden oft andere Anwendungen für die digitale Fertigung, die Kosten und andere Hindernisse verringern können. Die digitale Fertigung ermöglicht es den Ingenieuren beispielsweise, Entwürfe mit weniger Einschränkungen zu erstellen, als wenn ihre Produkte eine traditionelle Fertigung erfordern würden.

Ob es darum geht, einen Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas von Punkt A nach Punkt B zu leiten oder eine mechanische Funktion aufrechtzuerhalten - die hochleistungsfähigen Teile und die Kosteneffizienz, die die digitale Fertigung von Carbon bietet, sind die Grundlage für den Erfolg unserer Partner.

Eine gebogene, luft- und wasserdichte Kabel- und Drahtführung mit einem Einlass/Auslass an jedem Ende scheint ein einfaches Objekt zu sein. Dieser besteht jedoch in der Regel aus zwei oder drei Spritzgussteilen, die mehrere Werkzeuge oder Kavitäten für das ordnungsgemäße Abformen der inneren Kanäle und Dichtungsflächen erfordern. Anschließend würde es mit mehreren Befestigungselementen und O-Ringen zusammengebaut, um die Teile an ihrem Platz zu halten und das Innere abzudichten. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Herstellung dieses Teils über die Carbon Platform die Konsolidierung des Teils in ein einziges Stück mit weniger Fehlerpunkten und einem reduzierten Produktionsprozess.

RPU 70, eines der starren technischen Polyurethanharze von Carbon, wurde im obigen Beispiel verwendet und ist eine gute Wahl für Anwendungen, die Festigkeit, Zähigkeit und mäßige Wärmebeständigkeit erfordern. RPU 70 wird nicht nur in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, wie z. B. in der Konsumgüterindustrie, im Automobilbau und in der Industrie, sondern ist auch mit der blauen Karte zertifiziert und verfügt über die Flammschutzklassifizierung UL 94 HB. Die mehrteilige Konsolidierung von Düsen, starre Halterungen und Gehäuse sowie Schnappverschlüsse sind ausgezeichnete Anwendungsfälle. Für Anwendungen, die Biokompatibilität erfordern, erfüllt RPU 70 auch die Anforderungen der ISO 10993-5 für Zytotoxizität und der ISO 10993-10 für Hautkontakt.

FPU 50 ist ein schlagfestes, abriebfestes und ermüdungsbeständiges halbstarres Material, das eine gute Wahl für Teile ist, die wiederkehrenden Belastungen standhalten müssen, wie z. B. lebende Scharniere oder Reibverbindungen. FPU 50 ist mechanisch vergleichbar mit Polypropylen.

EPX 86FR ist ein flammhemmendes Harz, das funktionelle Zähigkeit, hohe Festigkeit und Langzeitstabilität bietet. Es eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, die UL 94 V-0 oder FAR 25.853(a) erfordern.  EPX 86FR ist BlueCard-zertifiziert und weist eine gute Chemikalienbeständigkeit auf.

EPX 82 ist ein hochfester technischer Werkstoff auf Epoxidbasis mit ausgezeichneter Langzeitbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften, die mit leicht glasgefüllten Thermoplasten vergleichbar sind (z. B. 20% GF-PBT, 15% GF-Nylon). Es ist außerdem chemikalienbeständig, hat eine außergewöhnliche Beständigkeit und eine geringe Ausgasung.

Vereinfachung und Teilekonsolidierung schaffen die von Ingenieuren und Anwendern benötigte Designflexibilität, um Entwicklungszeiten zu verkürzen und Platz in bestehenden Produkten zu schaffen. Mit der Carbon Digital Light Synthesis™-Technologie kann eine komplette Bauplattform von Teilen in der gleichen Zeit hergestellt werden, die herkömmliche Fertigungsmethoden für die Herstellung eines einzigen Prototyps benötigen. Dies eröffnet die Möglichkeit, Teile direkt aus der Entwicklung heraus zu erstellen und so den Weg vom Entwurf über die Validierung bis hin zur Produktionsimplementierung zu beschleunigen - eine echte Fertigung von Produkten in allen Größenordnungen.

Als Mitglied des Carbon Production Network hat Protolabs vollen Zugriff auf das sich ständig weiterentwickelnde und verbessernde Carbon-Ökosystem aus Software, Hardware und Materialien und wird von diesem unterstützt. Ganz gleich, ob Anwender an einer ersten Produktvalidierung und Prototypenerstellung, an einer Kleinserienproduktion als Brücke zum Spritzgusswerkzeugbau oder an einer direkten Nutzung der verfügbaren Materialien für Endprodukte im vollen Fertigungsmaßstab interessiert sind, mit Protolabs und der Carbon-Plattform kann die Lösung gefunden werden.

Steve Wishau, Production Development Engineer, Carbon