Die entscheidende Rolle von Heizpatronen im 3D-Druck und in der additiven Fertigung
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Die additive Fertigung hat die Art und Weise, wie Teile entworfen und hergestellt werden, verändert, aber die Technologie stellt besondere Anforderungen an die Heizsysteme, die sie ermöglichen. Heizpatronen sind für viele 3D-Druckprozesse sehr wichtig, insbesondere für solche, bei denen Hochtemperatur-Thermoplaste, Druckmetalle oder aushärtendes Harz verwendet werden. Die in diesen Situationen eingesetzten Heizgeräte weisen jedoch Probleme auf, für deren Bewältigung normale Industrieanlagen nicht geeignet sind. Um eine gleichbleibende Druckqualität und einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten, müssen Sie diese Probleme kennen.
Das heiße Ende von FDM-Druckern (Fused Deposition Modeling) ist einer der schwierigsten Orte für den Einsatz des 3D-Drucks. Um den Materialfluss konstant zu halten, muss die Heizung die Düse auf einer ganz bestimmten Temperatur halten, normalerweise innerhalb von ±1 Grad. Die Heizung ist klein, normalerweise 6 mm breit und 20 bis 30 mm lang, und sie muss in eine kleine Baugruppe mit einem Thermoelement und einem Kühlventilator passen. Die Wattdichte ist hoch, da die erwärmte Fläche klein ist. Aufgrund der hohen Leistungsdichte und des geringen Platzbedarfs muss die Heizung aus präzise verdichtetem Magnesiumoxid und hochwertigem Widerstandsdraht hergestellt werden, um heiße Stellen zu minimieren, die die Druckqualität beeinträchtigen könnten.
Wenn Sie in Metall 3D drucken, beispielsweise durch selektives Laserschmelzen (SLM) oder Elektronenstrahlschmelzen (EBM), benötigen Sie Heizpatronen zum Aufwärmen der Bauplatte. Um zu verhindern, dass sich die Bauplatte verzieht und um sicherzustellen, dass die Schichten gut zusammenhalten, muss sie auf einer konstanten Temperatur gehalten werden, normalerweise zwischen 200 und 500 Grad. Die Heizungen sind in der Regel lang und decken die gesamte Breite der Baukammer ab. Sie müssen eine große Fläche gleichmäßig erwärmen. Um den Wärmeverlust am Rand der Platte auszugleichen, werden üblicherweise Mehrzonen-Heizpatronen verwendet. Das Mantelmaterial muss hohen Temperaturen standhalten, ohne dass es zu Zersetzungen und dem dabei verwendeten abrasiven Metallpulver kommt.
Eine weitere Verwendung finden sich in beheizten Kammern, die zum Drucken von Hochleistungsmaterialien wie PEKK und PEEK verwendet werden. Um zu verhindern, dass sich diese Materialien verziehen und um sicherzustellen, dass die Schichten zusammenhalten, muss die Temperatur in der Kammer zwischen 120 und 200 Grad liegen. Die Wärme kommt von Heizpatronen, die in die Wände der Kammer eingebaut sind. Um Temperaturunterschiede zu vermeiden, die zu einer Verformung der Teile führen können, müssen die Heizelemente gleichmäßig verteilt werden. Sie müssen die Leitungen vor der Hitze in der Kammer und vor Kondensation schützen, die beim Öffnen der Kammer entstehen könnte.
Die Erfahrung zeigt, dass 3D-Druckanwendungen Heizungen benötigen, die die Temperatur sehr gleichmäßig halten. Selbst eine Änderung von 2 Grad auf 3 Grad kann dazu führen, dass das fertige Produkt schlecht aussieht. Für High-End-Drucker benötigen Hersteller häufig Heizgeräte mit zonierter Wattdichte oder integrierte Thermoelemente, mit denen Sie die Wärme am Anwendungspunkt in einem geschlossenen Kreislauf steuern können. Da sich immer mehr Menschen Drucker mit größerem Format wünschen, besteht ein wachsender Bedarf an ultralangen Heizpatronen (1000 mm und länger), die Bauplatten und Kammern über ihre gesamte Breite gleichmäßig erwärmen können.
Bei der Auswahl einer Heizpatrone müssen Druckerhersteller und -benutzer über die spezifischen Anforderungen des Druckprozesses nachdenken. Eine Heizung, die für den PLA-Druck bei 200 Grad gut funktioniert, funktioniert möglicherweise nicht gut für den PEEK-Druck bei 400 Grad. Das Mantelmaterial muss bei dieser Temperatur arbeiten können. Der Kühlkörper muss die richtige Wattdichte haben. Die Kaltzone muss lang genug sein, um die Leitungen vor den hohen Temperaturen im Inneren der Kammer zu schützen. Wenn Sie sich um diese Dinge kümmern, können Heizpatronen eine zuverlässige Basis für eine hochwertige, konsistente additive Fertigung sein.
