Kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK) verbindet hohe Belastbarkeit mit geringem Gewicht – in Zeiten, in denen Leichtbau immer wichtiger wird, also ein sehr gern verwendeter Werkstoff. Die Verarbeitung in Form von Glasfasermatten, die mit einem Harz laminiert werden, ist relativ umständlich, wohingegen Thermoplaste mit untergemischten Kohlefasern beispielsweise im Spritzguss und auch in 3D-Druckern verarbeitet werden. Im professionellen 3D-Druckbereich waren dazu bisher sehr teure Maschinen notwendig. Stratasys bringt nun mit der Fortus 380mc Carbon Fiber Edition (CFE) einen qualitativ hochwertigen industriellen 3D-Drucker zu einem Startpreis von „lediglich“ 70.000 Euro auf dem europäischen Markt.
Stratasys hatte als eines der ersten Unternehmen einen karbonfaserverstärkten Verbundwerkstoff für additive Fertigung im Angebot. Bisher wurde das Material allerdings nur für High-End-Produktionsdrucker im Bereich von 200.000 bis 350.000 Euro angeboten. „Unsere Kunden drängen auf einen leichteren Zugang zu Karbonfasermaterialien“, sagt Pat Carey, Senior Vice President of Sales bei Stratasys. „Sie berichten uns, dass sie eine erschwingliche Lösung wünschen, allerdings in einem zuverlässigen, industriellen Qualitätssystem. Daher bieten wir nun ein System an, das leichter zugänglich ist und auf unserer Fortus 380mc-Plattform basiert. Der 380mc CFE ist nur für karbonfaserverstärktes Nylon 12 und ein weiteres Material geeignet. Daher können wir ihn derzeit zum niedrigsten Preis im Portfolio unserer Industriedrucker anbieten.“
„Seit vielen Jahren besteht in der additiven Fertigungsindustrie Bedarf an einer Vielzahl unterschiedlicher Maschinen, die Bauteile aus Verbundwerkstoffen mit hoher Festigkeit produzieren“, sagt Terry Wohlers von Wohlers Associates, einer Beratungsfirma für additive Fertigung. „Ich bin zuversichtlich, dass die neueste Maschine von Stratasys diesen Bedarf decken wird, da sie robuste Bauteile aus Karbonfaser und Nylon 12 liefert.“
Ähnlich wie ein typisches Spritzgussteil aus karbonfaserverstärktem Kunststoff, besteht das neue Nylon 12CF-Material von Stratasys zu 35 Prozent seines Gewichts aus Karbonfaser und bietet die höchste Biegefestigkeit und Steifigkeit aller FDM- oder FFF-3D-Druck-Bauteile. Das Nylon 12CF von Stratasys hat eine viermal höhere Zugfestigkeit 8n XY-Richtung als konkurrierende Anbieter und behält seine mechanischen Eigenschaften bei einer 40 Prozent höheren Temperatur.
Fortus 380mc CF: Bewährte Maschine mit neuem Material
Die Fortus 380mc CFE basiert auf einer bewährten Plattform, die Bauteile mit reproduzierbarer Maßgenauigkeit fertigt. Die Bauteile weisen keine wahrnehmbaren Verformungen oder Schrumpfungen auf und haben eine hohe Genauigkeit. Die Maschine CFE fertigt Bauteile in einer Schichtstärke von 0,254 mm und ist auch mit ASA-Thermoplasten kompatibel. Hierbei ist eine Fertigung mit einer Schichtstärke von 0,254 oder 0,127 mm möglich. Die Baukammer des 3D-Druckers misst 355 x 305 x 305 mm. In der Fortus 380mc CFE lässt sich zudem wasserlösliches Stützmaterial verarbeiten, was wiederum die Erstellung filigraner und komplexer Geometrien ermöglicht.
Stratasys sieht Hersteller von Werkzeugen und Montagevorrichtungen sowie Unternehmen der Automobil- und Schiffsbranche, aus den Bereichen Freizeitsportausrüstung, Orthese und Prothesen, Verteidigung, Luft- und Raumfahrt, medizinische Geräte sowie Öl- und Gasindustrie als potentielle Erstanwender der Fortus 380 CFE.
Wie so oft ganz weit vorn in der Nutzung von CFK-Teilen aus dem 3D-Drucker ist der Rennsport: Das US-amerikanische Team Penske verwendet die FDM-Technologie für seine IndyCar- und Nascar-Rennwagen, um Prototypen und Endbauteile aus karbonfaserverstärktem Nylon 12 herzustellen. Zuletzt verwendete das Team den Verbundwerkstoff für die Fertigung eines Spiegelgehäuses für seine Nascar-Rennteams. Nach dem Entwurf des Spiegelgehäuses haben die Ingenieure das Design für jeden ihrer Fahrer der Cup-Serie angepasst, bevor sie die Endprodukte mittels FDM aus Verbundwerkstoffen hergestellt haben. Mithilfe des karbonfaserbasierten Materials konnte das Team Penske leichte und sehr robuste Spiegelgehäuse mit hoher Schlagfestigkeit und Stabilität fertigen, was im Motorsport von entscheidender Bedeutung ist. Die Festigkeit des Verbundwerkstoffs ist besonders nützlich für Bauteile mit dünnen Wänden, damit diese sich durch die aerodynamischen Belastungen auf der Rennstrecke nicht biegen.
