Plasmatechnologie im 3D-Druck

Seit Jahren forscht das Regensburger Unternehmen Relyon zum Thema Plasmaaktivierung im 3D-Druck. Der 3D-Druck-Dienstleister Creabis ist überzeugter Anwender der Relyon-Technik.

10. Juli 2019
Plasmatechnologie im 3D-Druck
Piezobrush-PZ2-Plasmahandgerät. (Bild: Relyon)

Eine große Herausforderung für Creabis ist der 3D-Druck großer, komplexer Bauteile, da herkömmliche 3D-Drucker eine Bauteilgröße von maximal 600 Millimetern haben. Um die Vorteile des 3D-Drucks auch bei größeren Bauteilen nutzen zu können, werden diese als Einzelteile gedruckt und anschließend miteinander verklebt.

In der Praxis sind die Festlegung breiter Klebefugen sowie das Kleben selbst eine Herausforderung. Vor allem bei langen, schmalen Bauteilen, die Stoß auf Stoß geklebt werden, ist die geforderte Festigkeit der Klebeverbindung oft nicht ausreichend.

Wenn eine Oberfläche jedoch vor dem Verkleben mit Plasma funktionalisiert wird, zeigen die daraus resultierenden Verklebungen eine deutlich bessere Haftung. Diese Oberflächenfunktionalisierung durch Plasmabehandlung beruht 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 kompakte Plasmahandgerät ›Piezobrush PZ2‹ von Relyon hervorragend geeignet, da das Gerät weder spezielle technische Kenntnisse noch aufwendige Infrastrukturen benötigt. Hierbei bildet der ›TDK-Cera-Plas‹-Plasmagenerator, ein Hochspannungsentladungsbauelement für die Plasmaerzeu-gung das Herzstück.

Verbesserte Verklebungen

Zwei Anwendungsbeispiele von Creabis zeigen eindrücklich, welches Potenzial das Piezobrush PZ2 bei der Verarbeitung 3D-gedruckter Einzelteile mit sich bringt: Zum einen hat das Unternehmen die Türinnenverkleidung eines Elektrofahrzeugs durch selektives Lasersintern in vier Einzelteilen gedruckt. Anschließend wurden diese mit Plasma aktiviert und mit Cyanacrylat gepunktet. Rund eine Stunde später, in der die Plasmaaktivierung der Teile immer noch anhält, wurden sie mit Zwei-Komponenten-Kleber final strukturverklebt. Ralf Deuke, Inhaber von Creabis, fasst 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 aus zwölf Einzelteilen gefertigt und nach einer Vorbehandlung mit dem Piezobrush PZ2 verklebt wurde. Die Klebefestigkeit stellt sicher, dass die Verkleidung nach der Montage bei Geschwindigkeiten von 200 Kilometern pro Stunde am Motorrad hält. Interne Tests zeigen, dass die mit Plasmatechnik behandelten Bauteile eine dreifach höhere Festigkeit der Klebeverbindung aufweisen als unbehandelte Teile.

Die beiden Unternehmen Relyon und Creabis sind sich sicher, dass es weitere Anwendungsmöglichkeiten von Plasmatechnologie im 3D-Druck gibt, und wollen die Zusammenarbeit weiter vertiefen.