Mit dem Polypropylen Powder von Formlabs wird ein Material für das selektive Lasersintern (SLS) 3D-Druck-Ecosystem der Fuse-Serie lanciert, das hochgradig  biegsameTeile für das Prototyping und die Kleinserienfertigung ermöglicht.

Teile aus Polypropylen (PP) sind leicht, wasserdicht, chemisch beständig und somit ideal für Endanwendungen geeignet. Polypropylen-Pulver ist ein nicht-simuliertes, echtes thermoplastisches Polypropylen, das ein Outsourcing an externe Serviceunternehmen, das Anschaffen von teuren Maschinen und ein stundenlanges Herumfeilen an den Druckeinstellungen überflüssig macht. Der Workflow der Fuse-Serie ermöglicht Ihnen zum ersten Mal den Zugang zu erschwinglichem Polypropylen-3D-Druck in Industriequalität.

Mit einer Bruchdehnung von 34 % und einem Biegemodul von 1327 MPa bietet Polypropylene Powder ähnliche Eigenschaften wie herkömmliche Polypropylene für den Spritzguss und ermöglicht Anwendungsbereiche für:

• Konsumgüter wie Verpackungen für flüssige Produkte, Sportgeräte und Elektronik
• Medizinische Produkte wie Orthesen oder Prothesen
• Automobil- und Industriegüter wie Flüssigkeitssysteme, Gehäuse, Werkzeuge und Fertigungshilfsmittel

Warum Polypropylen 3D-drucken?

Zur Herstellung von Teilen aus Polypropylen (PP) sind heute bereits einige Methoden verbreitet. Die gebräuchlichsten sind der Spritzguss, Thermoformen, Blasformen oder die Formgebung durch andere traditionelle Verfahren mit werkzeugbasierten Prozessen. Obwohl diese Arbeitsabläufe kosteneffizient für grosse Produktionsmengen sind, weisen sie geometrische Einschränkungen und hohe Vorlaufkosten für die Werkzeugherstellung. Somit ist die Produktion kundenspezifischer und erschwinglicher Kleinserien unmöglich.

Ebenfalls verfügbar sind Polypropylen-Filamente für FDM-Drucker (Fused Deposition Modeling), Kunstharze für den SLA-3D-Druck (Stereolithografie) mit polypropylen-ähnlichen Eigenschaften und Polypropylen-Pulver teure SLS-Systeme.

Polypropylen-Pulver für das Fuse-Ecosystem kombiniert die vertrauten Eigenschaften eines Industriestandardmaterials mit der geometrischen Freiheit, der Flexibilität in Bezug auf Lieferketten und der schnellen Iterationsfähigkeit des hauseigenen SLS-3D-Drucks.

Die Fuse-Serie von Formlabs ist das erste industrietaugliche Pulverbettfusion-System für den 3D-Druck, das hochleistungsfähige, echte Polypropylenteile ermöglicht – ohne Designeinschränkungen, zu einem erschwinglichen Preis und benutzerfreundlichem Workflow. Zum ersten Mal können Sie nun vom Design bis zur Produktion mit demselben Material alles selbst in die Hand nehmen. Dank der Möglichkeit des Bridge Manufacturing mit Polypropylen schirmen sie zudem ihre Lieferkette ab. 

Mit seiner hohen Bruchdehnung ermöglicht Polypropylene Powder die Herstellung von Hochleistungsteilen für den Endgebrauch, die sich durch eine hohe Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien, eine gute Zugfestigkeit und eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme auszeichnen. Diese Eigenschaften machen es zu einer ausgezeichneten Wahl für die Herstellung von langlebigen Endverbrauchsteilen, die für anspruchsvolle Anwendungen entwickelt wurden, bei denen eine hohe Dehnbarkeit für leichte Teile essentiell ist.

Mechanische Eigenschaften von 3D-gedrucktem Polypropylene Powder

	Polypropylene Powder	Nylon 11 Powder	Nylon 12 Powder
Maximale Zugfestigkeit (MPa)	29	49	50
Elastizitätsmodul (MPa)	1640	1600	1850
Bruchdehnung (%)	34	40	11
Biegemodul (MPa)	1327	1400	1600
HDT bei 0,45 MPa (°C)	113	182	171
Sinterdichte (g/cm3)	0.89	1,03	0,99
Neuzuführungsrate	50 %	30 %	30 %
Inerte Stickstoffatmosphäre nötig?	Nein	Ja	Nein

Bestimmung der Kosten pro Teil für PP-Pulver

Die Kosten pro Teil für SLS-3D-gedruckte Teile werden aus Materialkosten, Druckzeit, Packungsdichte und der Auffrischungsrate berechnet.

Kosteneffiziente Teile erhalten Sie mit einer grossen Packdichte der Baukammer und der Anpassung an die Auffrischungsrate. Bei einer Packdichte von 30% kann das ungesinterte Pulver (70 % des Fertigungsvolumens) in den nächsten Druck wiederverwendet werden, der dann 30% frisches und 70% recyceltes Pulver enthält.

Polypropylen-Pulver hat eine Auffrischungsrate von 50%, daher sollte jeder Druck zur Hälfte aus recyceltem und zur Hälfte aus frischem Pulver bestehen, was etwas höher ist als bei anderen SLS-Pulvern von Formlabs. Es hat jedoch eine deutlich geringere Dichte im gesinterten Zustand und ist günstiger pro Kilogramm. Für Teile desselben Volumens wird weniger Material benötigt als bei der Herstellung mit Nylon 12 Pulver. Das neue PP-Powder reicht also für mehr Druckteile, während es gleichzeitig preiswerter ist.

Somit bietet Polypropylen-Pulver eine für Sie kostengünstige Lösung, die die Vorteile eines Industriestandardmaterials mit der Designfreiheit, der Flexibilität und den Geschwindigkeitsvorteilen des 3D-Drucks kombiniert. Darüber hinaus kann die Neuzuführungsrate angepasst werden, um die Ergebnisse hinsichtlich Druckteilqualität und Oberflächengüte (höhere Neuzuführungsrate) oder Stückkosten (niedrigere Neuzuführungsrate) zu optimieren.

Was leistet der Polypropylen-3D-Druck mit der Fuse-Serie?

Polypropylen ist der am zweithäufigsten verwendete Kunststoff in unserem Alltag. Er wird für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet, von Verpackungen für Konsumgüter bis hin zu Automobilkomponenten, Sportgeräten, Haushaltsgeräten und mehr. Die mit dem Fuse 1+ 30W gedruckten Polypropylene-Teile kombinieren die bekannten Eigenschaften dieses beliebten Polymers mit der Designfreiheit und Zugänglichkeit des SLS-3D-Drucks.

Rapid Prototyping

Der Fuse 1+ 30W-Drucker und das Polypropylene Powder ermöglichen es Ihnen, mit demselben Material, das Sie für ihr Endprodukt verwenden werden, in-House zu entwerfen, testen und zu iterieren. So wird die Entwicklungszeit von mehreren Wochen auf 24 Stunden oder weniger verkürzt.

Aufgrund der geringen Sinterdichte von Polypropylene Powder können Sie beim Prototyping mit denselben Gewichtsparametern rechnen wie beim Endprodukt. Das SLS-Powder ist auch ohne zusätzliche Nachbearbeitungsschritte wasserdicht. Somit kann das Prototyping von Behältern, Armaturen, Rohren und anderen Bauteilen, die Flüssigkeiten aufnehmen oder weiterleiten müssen, ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand von Glätten oder Lackieren durchgeführt werden.

Fertigungshilfen und Werkzeug

Fertigungshilfsmittel sind ein Teil des Bestrebens, die Anforderungen individueller und ständig wechselnder Prozesse an standardisierte Maschinen anzupassen. Da sich diese Arbeitsabläufe mit der Entwicklung neuer Produkte ändern, sind Fertigungshilfen immer nur von kurzer Dauer verwendbar. Sie stellen einen perfekten Anwendungsfall für den 3D-Druck dar, denn mit dem SLS-Ecosystem von Formlabs können Fertigungshilfen für robuste und industrielle Situationen entwickelt werden, während sie gleichzeitig kostengünstig als Einzelstücke produziert werden können. Die Druckteile können sogar mit anderen Polypropylen-Teilen verschweisst werden, wodurch sich die Möglichkeiten für funktionale Baugruppen oder Erweiterungen bestehender Maschinen oder Fertigungshilfen erweitern.

Die ausgezeichnete chemische Beständigkeit und seine wasserdichten Eigenschaften machen Polypropylen zu einer unschätzbaren Lösung für die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt und die Herstellung medizinischer Geräte, in deren Produktionsprozessen häufig Flüssigkeiten und Chemikalien präsent sind. Teile aus Polypropylene Powder haben eine äusserst hohe Duktilität und halten wiederholtem Biegen stand, weshalb sie sich ideal für festes, robustes Werkzeug eignen.

Endverbrauchsteile

Der betriebsinterne SLS-3D-Druck von Polypropylen bietet Ihnen eine Vielzahl an Vorteilen:

• Einfacheres Testen neuer Produkte, ohne in teures Werkzeug zu investieren
• Erweiterte Möglichkeiten zur Individualisierung
• Kosteneffiziente Fertigung in kleinen Stückzahlen
• Kontrolle über Lieferketten
• Schutz vor Materialengpässen oder Zuliefererproblemen
• Gestaltungsfreiheit: Gitterstrukturen und komplexe Formen lassen sich leicht 3D-drucken, sodass Sie die Optik, Haptik und Funktionsweise Ihrer Produkte komplett neugestalten können

Die hohe Duktilität und geringe Feuchtigkeitsaufnahme von Polypropylene Powder kommt beispielsweise Medizinprodukten wie dieser ergonomischen Daumenschiene und orthopädische Einlagen zugute.

Für medizinische Anwendungen ist Polypropylen bereits ein anerkanntes und zuverlässiges Material – die Möglichkeit durch den 3D-Druck eröffnet neue Möglichkeiten für Medizintechnikunternehmen, Produktkategorien und Anpassungsmöglichkeiten zu erschliessen. Für hautverträgliche* Produkte wie etwa Wearable-Technologien bietet Polypropylene Powder eine exzellente Lösung zur Prototypenfertigung und Kleinserienproduktion.

* Die Zertifizierung der Biokompatibilität von Polypropylene Powder ist zum Zeitpunkt der Produktankündigung noch im Gange. Sobald das Material zertifiziert wurde, eröffnet es der Produktion und Prüfung von Medizinprodukten voraussichtlich noch viele weitere Möglichkeiten.

So funktioniert der 3D-Druck mit Polypropylene Powder

Polypropylen-Pulver lässt sich leicht in den Fuse 1+ 30W SLS-Workflow integrieren. Mit einer dafür vorgesehenen Baukammer und dem Fuse Depowdering Kit für die Teileentnahme kann das Fuse-Ökosystem in weniger als einer Stunde auf ein neues Material umgerüstet werden.

Polypropylen-Pulver wird im Fuse in Umgebungsluft gedruckt, so dass es einfacher denn je ist, hochduktile Teile mittels SLS-3D-Drucks herzustellen.

Das SLS-Ecosystem der Fuse-Serie, bestehend aus Fuse 1+ 30W, Fuse Sift und Fuse Blast, ermöglicht Ihnen einfache Materialwechsel, wenn Sie ein neues SLS-Pulver testen möchten.

Dank seiner geringen Dichte ermöglicht dieses Material die Herstellung von mehr Teilen pro Kilogramm und liefert kostengünstige, verformbare Teile mit einem effizienten Arbeitsprozess. Die Optik kann durch die Nachbearbeitung mit dem Fuse Blast – der automatisierten Sandstrahlanlage von Formlabs – weiter verbessert werden, um saubere Teile mit professionellem Oberflächenfinish zu erhalten. Fuse 1+ 30W, Fuse Sift und Fuse Blast komplettieren so das SLS-Ecosystem zu einem erschwinglichen Preis.

Ein vertrautes Material in einem bewährten SLS-Prozess

Polypropylene Powder bringt einen der weltweit am häufigsten verwendeten Kunststoffe in Ihren Betriebsinternen Workflow, ohne dass auf Sie lange Vorlaufzeiten, hohe Werkzeugkosten oder externe Produktionsabläufe zukommen.

Von Prototypen, die in ihrer vorgesehenen Umgebung getestet werden können, bis hin zu Endprodukten, die kostengünstig in geringen Mengen hergestellt werden, helfen Ihnen das Fuse Ecosystem und das Polypropylene Powder, die Kontrolle über Ihre Entwicklungs- und Produktionszyklen zu gewinnen.

Wenn Sie sich selbst ein Bild vom echten Polypropylen machen möchten, fertigen wir gerne ein individuelles Druckmuster für Sie an.