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14.08.2019

Mehr Haftung durch Plasmatechnik

Mithilfe von kaltem Atmosphärendruckplasma kann die Haftung bei der Verklebung von 3D-gedruckten Einzelteilen erheblich verbessert werden. Zwei konkrete Anwendungsfälle zeigen die Chancen, die sich aus der Kombination dieser beiden noch relativ jungen Technologien ergeben.

Eine große Herausforderung für Creabis ist der 3-Druck von großen und komplexen Bauteilen, da herkömmliche 3D-Drucker eine Bauteilgröße von maximal 600 mm haben. Um die Vorteile des 3D-Drucks auch bei größeren Bauteilen nutzen zu können, werden ebensolche als Einzelteile gedruckt und anschließend verklebt. In der Praxis sind die Festlegung von möglichst breiten Klebefugen und das Kleben selbst, ein nicht zu unterschätzendes Problem. Vor allem bei langen schmalen Bauteilen, welche Stoß auf Stoß geklebt werden, ist die geforderte Festigkeit der Klebeverbindung oft nicht ausreichend.

  • Bauteile der Türinnenverkleidung als Einzelteile, bei der Plasmaaktivierung und verklebt. Bild: Relyon Plasma

    Bauteile der Türinnenverkleidung als Einzelteile, bei der Plasmaaktivierung und verklebt. Bild: Relyon Plasma

  • Motorradverkleidung, die in zwölf Einzelteilen gedruckt, mit Plasma behandelt und verklebt wurde. Bild: Reylon Plasma

    Motorradverkleidung, die in zwölf Einzelteilen gedruckt, mit Plasma behandelt und verklebt wurde. Bild: Relyon Plasma

  • Piezobrush PZ2 Plasma-Handgerät. Bild: Reylon Plasma

    Piezobrush PZ2 Plasma-Handgerät. Bild: Relyon Plasma

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Diese Schwäche des 3D-Drucks ist wiederum die Stärke der Plasmatechnologie der Relyon Plasma. Wenn eine Oberfläche vor dem Verkleben mit Plasma funktionalisiert wird, zeigen die daraus resultierenden Verklebungen eine deutliche Haftungsverbesserung. Diese Oberflächenfunktionalisierung durch Plasmabehandlung beruht im Wesentlichen auf zwei Effekten: Der Feinstreinigung der Oberfläche von organischen Verunreinigungen sowie der Erhöhung der Oberflächenenergie für eine verbesserte Benetzbarkeit durch den Kleber. Für den 3D-Druck ist das Plasma-Handgerät Piezobrush PZ2 von Relyon Plasma gut geeignet, da das Endanwendergerät keine spezialisierten, technischen Kenntnisse und aufwändige Infrastrukturen benötigt. Hierbei bildet der TDK Ceraplas Plasmagenerator, ein Hochspannungsentladungs-Bauelement für die Plasmaerzeugung das Herzstück dieses Plasma-Handgerätes.

Verbesserte Verklebungen durch Plasmaaktivierung der Einzelteile

Zwei konkrete Anwendungsfälle bei Creabis zeigen eindrücklich welches Potenzial in der Verwendung des Piezobrush PZ2 bei der Verarbeitung von 3D-gedruckten Einzelteilen besteht. Die Türinnenverkleidung eines innovativen Elektro- Kleinserienfahrzeugs eines deutschen Start-Ups wurde von Creabis aus ungefülltem PA12 durch Selektives Laser Sintern (SLS) in vier Einzelteilen gedruckt. Anschließend wurden diese mit Plasma aktiviert und mit Cyanacrylat (Sekundenkleber) gepunktet. Rund eine Stunde später, in der die Plasmaaktivierung der Teile immer noch anhält, wurden sie mit Zwei-Komponenten-Kleber final strukturverklebt. Creabis-Inhaber Ralf Deuke fasst diesen Erfolg zusammen: »Durch die Verwendung des Piezobrush PZ2 ergeben sich nun Möglichkeiten bei der Verklebung von Einzelteilen, die bislang undenkbar waren«.

Das zweite Beispiel ist eine Motorradverkleidung für den Rennsport, die im 3D-Druck aus zwölf Einzelteilen gefertigt und nach einer Vorbehandlung mit dem Piezobrush PZ2 verklebt wurde. Die dabei erreichte Klebefestigkeit stellt sicher, dass die Verkleidung nach der Montage am Motorrad, selbst bei Geschwindigkeiten über 200km/h zusammenhält. Interne Tests zeigen, dass die mit Plasmatechnologie behandelten Bauteile eine 3-fach höhere Festigkeit der Klebeverbindung aufweisen als unbehandelte Teile.

Relyon Plasma und Creabis sind sich sicher, dass es noch viele weitere Anwendungsmöglichkeiten von Plasmatechnologie im 3D-Druck gibt und wollen die Zusammenarbeit an diesem Thema künftig weiter vertiefen.

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