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Additive Verfahren - 3D-Druck

Bei der Herstellung von 3D-gedruckten Formen für den Spritzgussverfahren (insbesondere im Rapid Tooling, z. B. mit SLA-, SLS- oder DLP-Druckern) kann es zu einer Reihe von Fehlern kommen, die sowohl material- als auch prozessbedingt sind.

1. Materialfehler

Diese entstehen entweder bei der Auswahl, Lagerung oder Verarbeitung des Ausgangsmaterials:

• Falsches Material oder Chargenverwechslung
  Etwa ungeeignetes Harz (z. B. zu geringe Hitzebeständigkeit oder unzureichende Steifigkeit), nicht spritzgusstauglich.
   

• Inhomogenitäten (Agglomerate / Konglomerate)
  Lokale Verdichtungen oder Agglomerate von Füllstoffen (z. B. Glasfasern, keramischen Partikeln), die zu lokalen Spannungskonzentrationen und Frühversagen führen können.
   

• Falsche Kornformen
  Kubische oder plättchenförmige Partikel verhalten sich in der Matrix anders als sphärische – dies beeinflusst die Fließfähigkeit, die Packungsdichte und die Wärmeleitfähigkeit.
   

• Fehlerhafte Mischung / Entmischung bei der Verarbeitung
  Schlechte Dispergierung von Additiven (z. B. Stabilisatoren, UV-Inhibitoren, Verstärkern) kann zu spröden oder inkonsistenten Eigenschaften führen.
   

2. Verarbeitungsfehler im 3D-Druckprozess

• Fehldrucke (Delamination, Layer-Shifting, Unterschreitung der Mindestwandstärke)
  Besonders kritisch, wenn die Form mechanisch belastet wird oder Druckspitzen ausgesetzt ist.
   

• Porositäten und Lunkerbildung
  Oft Folge unzureichender Aushärtung, unkontrollierter Schrumpfung oder Lufteinschlüsse. Sie beeinträchtigen die Dichtheit und mechanische Integrität der Form.
   

• Warping, Schrumpfung, Maßabweichungen
  Thermisch bedingte Spannungen beim Aushärten oder Abkühlen (insbesondere bei SLA- oder DLP-Teilen). Dies kann die Form unbrauchbar machen oder zu Gratbildung beim Spritzguss führen.
   

• Mangelhafte Adhäsion zwischen den Schichten (Interlayer-Adhäsion)
  Kritisch für die Druckfestigkeit der Form. Führt oft zu Schichtablösungen unter thermomechanischer Belastung im Spritzgussprozess.
   

3. Fehler im Postprocessing

• Unvollständige Nachhärtung (z. B. UV-Härtung bei Harzen)
  Unzureichend gehärtete Bereiche haben schlechtere thermomechanische Eigenschaften und neigen zur Deformation unter Druck.
   

• Fehlende Entspannung der Form
  Spannungsrisse oder mikrofeine Rissbildungen bei späterer Temperbelastung durch den Spritzgussprozess.
   

• Ungeeignete Oberflächenbehandlung
  Zu raue, unregelmäßige oder kontaminierte Oberflächen können zu ungewolltem Formschluss oder Entformungsschwierigkeiten führen.
   

4. Fehler bei der Verbindung und Bindemittelproblematik

• Kohäsionsversagen im Werkstoff selbst
  Beispiel: Harzmatrix reißt intern bei Beanspruchung, ohne dass es zur Materialtrennung an Grenzflächen kommt.
   

• Adhäsionsversagen zu Funktionseinbauten (z. B. Einsätze, Metallkerne)
  Trennungen an den Grenzflächen durch mangelnde chemische Verträglichkeit oder thermische Ausdehnung.
   

• Delamination durch falsche oder unzureichende Bindemittel in Kompositmaterialien
  Insbesondere bei Materialkombinationen mit Füllstoffen (Hybridwerkstoffe).
   

5. Konstruktive und geometrische Fehler

• Unzureichende Entformungsschrägen
  Führt zu Beschädigung der Form oder des Gussteils bei der Entnahme.
   

• Fehlende Verstärkungen bei dünnwandigen Bereichen
  Kann zum Formbruch bei hohem Einspritzdruck führen.
   

• Unzureichende Temperaturbeständigkeit in Kavitätennähe
  Besonders kritisch bei zyklischen Belastungen (Form öffnet/schließt wiederholt).
   

In technischer Hinsicht kann also zwischen Materialfehlern, Herstellungsfehlern und Konstruktionsfehlern differenziert werden, was haftungsrechtlich entscheidend ist.