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BIBEBUVABSc in MaschinentechnikFormdüse zum Drucken von viskosen MaterialienMaschinentechnik / Betreuer: Manfred SchärExperte: Andreas ThülerDas Drucken von hochviskosen Materialien hat eine grosse Bedeutung in der heutigen Technik. Sei es fürdreidimensionale Strukturen im Prototypenbau, Anti-Rutsch-Flächen für Trittbretter oder Dichtungen vonElektronikgehäusen. Bei grossen Stückzahlen ist es wichtig, dass dieser Druckprozess schnell abläuft. Fürgenau solche Anwendungen ist in dieser Arbeit ein Druckverfahren entwickelt worden: Dieses ermöglichtes, einfache geometrische Grundformen wie Linien und Kreise zu drucken.Xaver BandiZielEs gibt bereits ein Verfahren, mitdem Gehäusedichtungen gedrucktwerden, das sogenannteForm-In-Place. Dabei fährt einCNC-Roboter mit einer Dosiereinheitdie Gehäuseform ab unddruckt die Dichtung. Dieser Vorgangist flexibel aber nicht besondersschnell. Mit einem neuenVerfahren sollen ganze Gehäusedichtungeninnerhalb von Sekundengedruckt werden können.Formdüse und DosierungUm die geforderte, kurze Druckzeiteinzuhalten, ist eine eigene Formdüseentwickelt worden. Diese istgenau auf eine Form zugeschnitten.Die Form wird in einem Arbeitsschrittgedruckt. Um die ganzenGeometrien in einem Schrittdrucken zu können, sind verschiedeneDüsenplatten entwickelt undgetestet worden: Düsenplatten mitBohrungen in einer Linie sowie Düsenplattenmit eingeklebten Dosiernadeln.Eine grosse Herausforderung wardie präzise Dosierung. Innerhalbvon weniger als einer Sekunde sollLiniendüseeine genau bestimmte Menge Materialgedruckt werden. Dazu wurden0,5 ml Einwegspritzen in Kombinationmit einem Linear antriebverwendet. Beim Linearantriebhandelt es sich um einen elektrischgeregelten Linearstellzylinder miteiner maximalen Vorschubgeschwindigkeitvon 275 mm/s.ResultateAls Resultat lässt sich festhalten,dass es möglich ist, Linien (l =30 mm) und Kreise (d = 30 mm) ineinem Arbeitsschritt zu drucken.Die besten Resultate lieferte derDruck mit den Düsenplatten miteingeklebten Dosiernadeln. Die Liniensind mit einer gemessenenBreite von 4 mm noch sehr breit.Die Mindestbreite einer Linie istdurch den Abstand der Dosiernadelnzueinander (bei unserer Düsenplatte:3 mm) begrenzt.Gedruckte LinieEine automatische Tropfenablösungvon den Dosiernadeln ist aufgrundder zu niedrigen Dosiergeschwindigkeitnicht möglich. DieTropfen mussten direkt auf einenTräger abgesetzt werden. Dadurchwird die Prozesszeit um einige Sekundenverlängert.FazitEs hat sich gezeigt, dass Linienund Kreise in einem Schritt gedrucktwerden können. Obwohldas Verfahren noch nicht industrielleinsetzbar ist, ist es sehr vielversprechend.Mit den folgendenAnpassungen kann es weiter verbessertwerden.Um die Druckzeit weiter zu reduzieren,wäre es sinnvoll, die Dosiergeschwindigkeitzu erhöhen.So soll eine Tropfenablösung ohneAbsetzen erreicht werden. Notwendigdazu sind eine Düse mitkürzeren Dosiernadeln für wenigerReibungswiderstand sowie eineschnellere, präzise Dosiereinheit.Um dünnere Linien zu drucken,sollten die Dosiernadeln näher beieinanderpositioniert werden. Hierist eine Tropfenablösung in derLuft besonders wichtig: Je näherdie Dosiernadeln beieinander sind,desto wahrscheinlicher bilden sichFlüssigkeits-Rückstände zwischenden Dosiernadeln. VerbleibendesMaterial an den Dosiernadelnmuss minimiert werden, damit dieWiederholgenauigkeit verbessertwird.188 ti.bfh.ch