3D-Printing

Requirements

  • High Frequency
  • Lifetime
  • High forces
  • Precise Dosing

Application Description

Alle Anwendungsgebiete erfordern hohe Präzision und Stabilität der Bauteile. Die Kunststoffspritzmaschinenbauer von Arburg haben den Trend erkannt und präsentierten vor zwei Jahren ihr Freeformer-System - ein additives Fertigungsverfahren für die Industrie, aber auch für das Büro oder den Reinraum im Labor oder der Klinik. Die Schwarzwälder schmelzen Standardgranulate durch eine integrierte Materialaufbereitung auf, was wie beim Spritzgießen funktioniert. Ein beheizter Plastizierzylinder mit spezieller Schnecke erzeugt eine homogene Kunststoffschmelze. Erst an der speziellen Austragseinheit mit getaktetem Düsenverschluss beginnt ein neues Verarbeitungszeitalter: eine durch hochfrequente Piezotechnik angetriebener Düsenverschluss ermöglicht ein sehr schnelles Öffnen und Schließen der Düse. Unter einem Massedruck von bis zu 500 bar werden so pro Sekunde bis zu 200 Kunststofftropfen mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,4 mm erzeugt - abhängig von der Düsengröße.

Der Piezoaktor vom Karlsruher Unternehmen Physik Instrumente (PI) übernimmt damit eine Schlüsselposition in der additiven Fertigung. Die Idee, einen Piezoantrieb zu nutzen, kam bei Arburg aus der Forschung und ein wissenschaftlichen Arbeit. Das Funktionsprinzip des Piezo ist in der Medizintechnik und Biotechnologie schon seit Jahren bekannt. Dort werden Piezoantriebe auch zum Öffnen und Schließen von Ventilen eingesetzt. Hier reicht das Spektrum vom einfachen Piezoelement oder Biegeaktor für ein Membranventil über vorgespannte Piezostapelaktoren für viel Dynamik und Kraft bis zum Piezohebel, der Feinstdosierungen auch bei hohem Gegendruck vornimmt. Nanoliterdosierungen gehören in diesen Branchen zum Alltag.

Dabei nutzen alle Anwendungen den Piezoeffekt aus. In piezoelektrischen Materialien, Keramiken, bewirkt eine Druckeinwirkung, dass Ladungen an den Oberflächen entstehen. Dieser direkte piezoelektrische Effekt, auch Generator- oder Sensoreffekt genannt, wandelt mechanische in elektrische Energie um. Das Ventil schließt und öffnet sich.