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Kurzfassung

Die Erfindung betrifft ein additives Fertigungsverfahren sowie ein neuartiges Material auf Basis von Polyisocyanaten. Das Schicht für Schicht aufgetragene Material härtet durch eine chemische Reaktion nach kurzer Zeit ohne äußere Energiezufuhr aus.

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Hintergrund

In dem neuartigen Fertigungsverfahren wird ein spezielles Material aus Polyisocyanaten Schicht für Schicht aufgetragen und härtet durch eine chemische Reaktion aus. Die chemische Reaktion wird durch ein Katalysatormaterial ausgelöst, welches unmittelbar vor oder beim Auftragen der Schicht in das Material eingetragen wird. Dieser Katalysator sorgt für eine Aushärtung des Isocyanatmaterials. Durch die Verwendung geeigneter Katalysatoren können elastische bis ultraharte Formteile hergestellt werden. Die katalytische Umsetzung kann schon bei Temperaturen zwischen 10°C und 150°C unter Nutzung der Reaktionswärme erfolgen. Die (nahezu) vollständige Aushärtung der Schicht erfolgt innerhalb sehr kurzer Zeit nach der Auftragung.

Der Eintrag des Katalysators in das Material geschieht entweder durch eine Zusammenführung von Material und Katalysator in der Düse/Extruder des 3D-Druckers oder durch katalysatorgefüllte Mikrokapseln im Material die beim Auftragen der Schicht mechanisch, thermisch oder reaktiv zerstört werden. Dem Material können noch Zusatzstoffe beigemengt werden, um die Struktur und Eigenschaften des Endmaterial zu beeinflussen.

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Problemstellung

Es besteht ein anhaltender Bedarf an schnell und ohne Energiezufuhr von außen reagierenden Systemen, die im 3D-Druckverfahren, d. h. in additiver Fertigung, eingesetzt werden können und schnell die gewünschte Form annehmen können. Besonders wünschenswert wären Materialien, die im Wesentlichen aus einer Komponente mit der Möglichkeit der Aktivierung zur Verfügung stehender reaktiver Gruppen bestehen und in kurzer Zeit ohne Zufuhr äußerer Energie Schicht für Schicht auch in Gegenwart von Füllstoffen aushärten.

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Lösung

Ein Material mit reaktionsfähigen Isocyanatgruppen härtet durch Zugabe von geeigneten Katalysatormaterialien chemisch schnell aus. Das Material kann vor der Aushärtung mit geeigneten Füllstoffen versetzt werden, um bestimmte Eigenschaften zu erzeugen. Die katalytische Umsetzung erfolgt bereits bei Temperaturen zwischen 10°C und 150°C und die (nahezu) vollständige Aushärtung der Schicht erfolgt innerhalb von weniger als einer Sekunde. Durch das Verfahren können elastische bis ultraharte Formteile hergestellt werden.

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Vorteile

• Polymere mit veränderlichen Eigenschaften für die additive Fertigung

• Elastische bis ultraharte Formteile möglich

• Schnelle Aushärtung durch chemische Reaktion

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Anwendungsbereiche

3D-Druck, Additive Fertigung

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Service

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• FuE-Kooperation