Plasmabehandlung von Polymergrundplatten für den 3D Druck
Studierende der Technischen Hochschule Lübeck arbeiten im Labor für Oberflächentechnik mit dem Plasma-Handgerät PiezoBrush PZ3. Hierbei untersuchen die Studierenden die Auswirkungen der Plasmabehandlung auf die Haftfestigkeit von 3D-Druck auf Polymergrundplatten. Diese dienen beim 3D-Druck von Polymerbauteilen als Trägerplatten. Eine gute Haftfestigkeit ist erforderlich, um dem „Wrap-Effekt“ vorzubeugen – dem teilweisen oder kompletten Ablösen des Druckobjektes während des Druckvorgangs von der Druckplatte. Dieses Ablösen führt zum Verschieben der Objekte beim Überfahren des Extruders und damit zum Scheitern des Druckes. Nach der Fertigstellung muss sich das Druckobjekt allerdings dennoch gut ablösen lassen, so dass keine Schäden am fertigen Objektes entstehen.
Aktuell werden die Grundplatten mit Haftspray besprüht, um dieses Ergebnis zu erzielen. Darüber hinaus gibt es besondere Grund-/Trägerplatten mit sehr guter Haftfestigkeit, die allerdings relativ teuer sind. Im Versuch werden preiswerte und leicht verfügbare Polyethylenplatten (PE) mit Atmosphärendruckplasma aus dem PiezoBrush PZ3 behandelt, die ohne Plasmabehandlung keine ausreichende Haftfestigkeit aufweisen.
Versuchsaufbau
Die Abbildung zeigt drei gedruckte Bauteile (grün) aus Polylactide (PLA) auf Polyethylenplatten (PE), die jeweils eine sehr gute Druckqualität aufweisen. Auf dem Feld oben links wurde die Trägerplatte nur mit Isopropanol gereinigt. Hier war ein Druck unmöglich.
Die Polyethylenplatten oben rechts wurde mit Atmosphärendruckplasma aus dem PiezoBrush PZ3 behandelt und weist eine sehr gute Haftfestigkeit auf.
Die Grundplatte unten links wurde mit Isopropanol gereinigt und anschließend mit dem Haftspray dimafix behandelt. Hier haftet der 3D-Druck ebenfalls sehr gut.
Das Zusammenspiel aus Reinigung, Haftspray und zusätzlicher Atmosphärendruckplasma unten rechts erreicht ebenfalls ein sehr gutes Ergebnis, aber keine höhere Haftfestigkeit als mit Plasma oder Haftspray alleine.
Der Versuch zeigt: eine einmalige Behandlung mit Atmosphärendruckplasma bei kleinen Leistungen ist ausreichend, um die unpolare Polyethylenoberfläche durch den Einbau von z.B. Sauerstoff in die Oberfläche polar zu machen und mit der polaren Polymilchsäure (PLA) zu bedrucken. Die Haftfestigkeit ist ausreichend aber nicht zu hoch, so dass ein zerstörungsfreies Ablösen des Bauteiles möglich ist. Somit kann man auf den Kauf von Haftspray und sehr teueren Trägerplatten verzichten, vor allem dann, wenn der PiezoBrush PZ3 ohnehin schon im Einsatz ist. Im 3D Druck findet das Plasma Handgerät vor allem für das Verkleben von 3D-gedruckten Einzelteilen zu großen Bauteilen oder für die Oberflächenaktivierung und Plasmareinigung von Substraten vor dem 3D-Druck Anwendung.
Weitere Anwendungsfälle im 3D-Druck
Plasmabehandlung von Polymergrundplatten
An der Technischen Hochschule Lübeck werden Polyermgrundplatten für den 3D-Druck mit Atmosphärendruckplasma vorbehandelt, um eine gute Haftfestigkeit zu erzielen und so dem "Wrap-Effekt" vorzubeugen.
Case Study: University of West Bohemia
Die University of West Bohemia arbeitet mit der Plasmabehandlung von Elektroden für umwelttechnische und biomedizinische Anwendungen.
Referenz: Universität Stuttgart
Die Universität Stuttgart nutzt den piezobrush® PZ3 im 3D Druck zur Oberflächenaktivierung und Plasmareinigung von Substraten.
Plasma in der Additiven Fertigung
Von 19. – 22. November 2019 findet die formnext, die Weltleitmesse für Additive Manufacturing statt. Relyon plasma wird in Halle 11 auf Stand A76 präsentieren welche Haftungsverbesserungen durch die Integration von Plasmatechnologie in die Additive Fertigung erreicht werden.
Referenz: Westböhmische Universität in Pilsen
Die Westböhmische Universität berichtet über die Integration des Hochleistungs-Plasmasystem plasmabrush PB3 in ein Aerosol Jet-System für den 3D Druck.
