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Unter dem Begriff „Pellets“ versteht man in der Kunststoffindustrie kleine Partikel unterschiedlicher Form (Zylinder oder Scheiben) aus Polymeren oder Polymermischungen. Sie werden als Rohstoffe für die Herstellung fertiger Kunststoffprodukte mithilfe verschiedener Technologien, einschließlich der additiven Fertigung, verwendet. Das für Pellets im 3D-Druck verwendete Verfahren ist die Extrusion des Materials, was häufig mit der Verwendung von Filamenten verglichen wird. Heute untersuchen wir, warum die Verwendung von Partikeln im 3D-Druck von Vorteil sein kann, und analysieren die zehn wichtigsten Gründe, warum sich Hersteller und Anwender für diese Technologie entscheiden. Die Wahl hängt nicht nur von der Form des verwendeten Materials ab, sondern auch von der Art des Materials, der verwendeten Maschine, der Endanwendung, der Größe des Teils, der Flexibilität und Geschwindigkeit des Drucks sowie dem dauerhaften Erscheinungsbild des Drucks. Partikel.
1: Große Auswahl an Materialien
Einer der Hauptgründe für die Einführung des 3D-Partikeldrucks ist die Möglichkeit, eine Vielzahl von Materialien zu erhalten. Wenn wir über den FFF-Prozess sprechen, gibt es viele Materialien, aber alle liegen in Filamentform vor, was nicht immer den Anforderungen entspricht. Im Gegensatz dazu ermöglicht der Pelletierungsprozess die Umwandlung des Kunststoffmaterials in Partikel, ohne dass das Ausgangspolymer nennenswert beschädigt wird, wie dies bei der Herstellung von Filamenten der Fall ist. Pellets ermöglichen daher die Verwendung von Neupolymeren, Thermoplasten und sogar Verbundwerkstoffen mit Zusätzen wie Glas- oder Kohlefasern. Daher ist es möglich, neue Formulierungen auszuprobieren, um sie an die mechanischen, thermischen oder ästhetischen Eigenschaften des Endprodukts anzupassen und eine maßgeschneiderte Formulierung zu erhalten. Schließlich werden Pellets auch in anderen Produktionstechniken wie dem Spritzguss eingesetzt, was die Auswahl an verfügbaren Materialien erweitert.
2: Größere Druckflexibilität
Ein weiterer Grund, die Verwendung von Pellets im 3D-Druck in Betracht zu ziehen, ist die Möglichkeit, verschiedene Maschinen zu verwenden, von Desktop-3D-Druckern bis hin zu Roboterarmen für die Herstellung großer Teile. Der 3D-Roboterdruck bietet große Druckflexibilität, da er in 5 Achsen und auf sehr großen Flächen arbeiten kann, was die Herstellung mittlerer und großer Teile für eine Vielzahl von Branchen ermöglicht: vom Bauwesen bis zum Design, einschließlich Transportwesen und anderen. Pellets eignen sich besonders für den großformatigen 3D-Druck, da die Verwendung großer Mengen des Materials in Filamentform wirtschaftlich nachteilig ist. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von Pellets die Verwendung von Extrudern mit Durchmessern von mehr als 0,8 mm (der Grenze des Filament-3D-Drucks), was ideal für größere, schnellere Drucke ist.
3: Kosten senken
Einer der Hauptgründe für die Einführung des 3D-Partikeldrucks ist zweifellos die Kostenreduzierung. Da Filamente aus Pellets hergestellt werden, ist es denkbar, dass die Kosten für Pellets im Vergleich zu Filamenten viel niedriger sind (voraussichtlich 65–90 % geringere Druckkosten pro Kilogramm). Da die Pellets außerdem auch in anderen Technologien wie dem Spritzguss eingesetzt werden, erweitert dies den Markt erheblich und senkt die Kosten.
Die wirtschaftlichen Vorteile sind noch größer, wenn große Materialmengen und große Teile mit typischerweise kürzeren Vorlaufzeiten gedruckt werden als beim Drucken mit Verbrauchsmaterialien. Es ist zu beachten, dass die Kosten für die Infrastruktur immer noch hoch sind, da es sich in der Regel um große Maschinen handelt. Allerdings bietet der 3D-Partikeldruck in dieser Hinsicht eine gewisse Flexibilität, da kleine und mittlere Unternehmen nun ihre eigenen Maschinen zu geringeren Kosten bauen können.
4: Kreislaufwirtschaft
Der Einsatz von Partikeln im 3D-Druck kann die Kreislaufwirtschaft auf verschiedene Weise unterstützen. Erstens können Pellets aus recycelten Materialien hergestellt werden, wodurch Plastikmüll reduziert und wieder in den Produktionskreislauf zurückgeführt wird. Partikeldrucker ermöglichen die Verwendung von recyceltem Kunststoff oder Industrieabfällen, wodurch der Bedarf an neuen Rohstoffen begrenzt wird. Darüber hinaus können Benutzer Drucke oder fehlerhafte Drucke direkt recyceln, um den gesamten Druckprozess nachhaltiger zu gestalten und die Umweltbelastung zu verringern. Dieser Ansatz steht voll und ganz im Einklang mit den Grundsätzen der Kreislaufwirtschaft, bei der die Wiederverwendung von Materialien für die Reduzierung von Abfall und Energieverbrauch von wesentlicher Bedeutung ist.
5: Schnellere Produktionsgeschwindigkeit
Die additive Fertigung mit Pellets ist schnell, vor allem aufgrund der Möglichkeit, Maschinen mit größeren Düsendurchmessern zu verwenden als diejenigen, die für den FFF-3D-Druck verwendet werden. Dadurch wird die Druck- und Produktionsgeschwindigkeit erhöht und die Kosten gesenkt. Diese Perspektive hat jedoch auch eine weniger positive Seite: Durch die Erhöhung der Düsengröße und der Druckgeschwindigkeit verliert das Endteil an Details und Feinheit.
6: Reduzieren Sie das Risiko von Druckfehlern
Aufgrund der Art des Direktextrusionsprozesses verringert der Pellet-3D-Druck das Risiko von Unterbrechungen und Druckproblemen im Vergleich zu herkömmlichen Filamenten. Die Pellets werden kontinuierlich geschmolzen, wodurch ein Materialwechsel während der Verarbeitung wie bei Filamentspulen entfällt. Darüber hinaus kommt es bei diesem Polymertyp nicht zu einer typischen Verdrehung oder Verformung der Filamente, wodurch die Gefahr einer Verstopfung oder Blockierung des Extruders verringert wird. Das Pellet-Extrusionssystem ist für die Verarbeitung größerer Volumina und einen kontinuierlichen Materialfluss ausgelegt, wodurch der Druckprozess reibungsloser und zuverlässiger wird. Allerdings ist die Form der Partikel beim 3D-Druck entscheidend: Bevor Sie mit dem Drucken beginnen, müssen Sie sicherstellen, dass die Partikel mit dem von Ihnen verwendeten 3D-Drucker kompatibel sind.
7: Multimaterial- und Mehrfarben-3D-Druck
Was die Materialien betrifft, können wir zu den Vorteilen des Partikel-3D-Drucks die Tatsache hinzufügen, dass mehrere Materialien direkt im Druckkopf der Maschine gemischt werden können. Natürlich ist es notwendig, die Drucktemperatur und die spezifischen Eigenschaften jedes Materials zu bewerten und den am besten geeigneten Drucker auszuwählen. Zusätzlich können Farbzusätze in die Partikel eingebracht werden und in einem einzigen Druck mehrfarbige oder andersfarbige Teile erzeugen. Dadurch können Teile mit einzigartigen und höchst individuellen Eigenschaften erhalten werden.
8: Eigenschaften des Endteils
Bei der Verwendung von Pellets können hohe Endeigenschaften erzielt werden, da diese die Eigenschaften des Rohstoffs beibehalten. Mit Filamenten, die dem Druckprozess bei der Herstellung zugesetzt werden, lassen sich nicht exakt die gleichen Ergebnisse erzielen, sodass sich die Eigenschaften des Endprodukts von denen des Rohmaterials unterscheiden. Durch die Verwendung von Partikeln im 3D-Druck können Sie Teile mit denselben chemischen und physikalischen Eigenschaften erhalten wie beim Spritzguss.
9: Vereinfachen Sie die Produktion
Wie oben erwähnt, werden körnige Materialien auch in anderen Produktionstechniken verwendet. Ihr Einsatz vereinfacht daher die Produktion, da dieselben Materialien für die additive Fertigung und andere Prozesse wie das Spritzgießen verwendet werden können. Dies ist insbesondere für Unternehmen von Vorteil, die mehrere Technologien einsetzen, wodurch das Rohstoffmanagement optimiert, die Logistikkosten gesenkt und die gesamte Lieferkette verschlankt werden. Beispielsweise ermöglicht die Verwendung von Pellets einen schnellen Übergang vom Prototypenbau zur Massenproduktion. Während des Prototyping-Prozesses können durch die Verwendung von Pellets die Eigenschaften des Materials durch 3D-Druck getestet werden, bevor eine schnelle Massenproduktion durch Spritzguss erfolgt.
10: Ein wachsender Markt
Es besteht kein Zweifel, dass diese Technologie nicht so beliebt ist wie der Filamentextrusions-3D-Druck, aber die Auswahl an Partikel-3D-Drucklösungen auf dem Markt wird immer vielfältiger. Die Einschränkungen bei der Einführung dieser Technologie sind hauptsächlich die hohen Kosten der Maschine (normalerweise komplexer und größer) oder die geringe Druckgenauigkeit. Daher versuchen Unternehmen und Start-ups, günstigere Lösungen auf den Markt zu bringen, etwa speziell für den 3D-Druck entwickelte Pellets oder optimierte Extruder, die an die Maschinen angepasst werden können, die ein Unternehmen bereits besitzt.
