EPP-Formen 3D-gedruckt

EPP-Formteile (expandiertes Polypropylen) sind vielseitig einsetzbare, leichte und zugleich robuste Komponenten, die in zahlreichen Industriezweigen Verwendung finden.
Traditionell werden die Formen aus Metall – meist Werkzeugstahl oder Aluminium – gefertigt. Diese Vorgehensweise bringt jedoch Nachteile hinsichtlich Produktionszeit und Kosten mit sich. Eine alternative Möglichkeit bietet der FDM-3D-Druck, der eine schnellere und kostengünstigere Herstellung der Formen ermöglicht und somit klare Vorteile für den Produktionsprozess bietet.
 

Wie funktioniert die EPP-Formung

Das EPP-Rohmaterial liegt in Form kleiner Perlen vor und wird in die beiden Formhälften eingebracht. Anschließend wird Wasserdampf in die Form geleitet, der das Material einerseits aufweicht und gleichzeitig zum Aufquellen bringt. Damit sich der Dampf gleichmäßig im Inneren der Form verteilen kann, müssen an definierten Stellen der Formhälften poröse Bereiche vorhanden sein.
Durch den Dampfeinfluss verschmelzen die Perlen miteinander und bilden nach kurzer Zeit eine geschlossene Schaumstoffstruktur, die beim Abkühlen vollständig aushärtet. Dieser Vorgang dauert – abhängig von der Formgröße – nur wenige Minuten.
Der fertige Schaumstoff lässt sich anschließend durch verschiedene Verfahren weiterverarbeiten, etwa durch Zuschneiden, Einfärben oder Oberflächenbehandlung.

Vorteile des FDM-3D-Drucks

Die Form des Werkzeugs spielt eine entscheidende Rolle bei der EPP-Formung. Für deren Herstellung eignet sich der 3D-Druck, insbesondere das FDM-Verfahren, besonders gut. Viele der Nachteile, die bei der Verwendung von Metallformen auftreten, können dadurch vermieden werden.

Ein typisches Problem bei Metallformen ist die Herstellung poröser Strukturen, die für den Formprozess notwendig sind. Diese müssen konventionell aufwendig gefräst oder gelasert werden. Beim FDM-3D-Druck hingegen können solche Strukturen direkt in das digitale Modell integriert und unmittelbar mitgedruckt werden.
Auch in puncto Produktionszeit bietet der 3D-Druck Vorteile: Die Geometrie und Größe der Formen können stark variieren – ein Umstand, der beim konventionellen Formenbau zu längeren Produktionszeiten führt. Durch den Einsatz additiver Fertigung lassen sich diese Zeiten deutlich reduzieren.
Zudem bestehen die 3D-gedruckten Formen aus Materialien mit sehr guten Isolationseigenschaften. Dadurch verringern sich sowohl die Zykluszeiten als auch der Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Metallformen deutlich.

Materialien für FDM-gedruckte EPP-Formen

Die für den 3D-Druck von EPP-Formen eingesetzten Materialien müssen spezielle Anforderungen erfüllen. Wichtig sind eine hohe Wärmeformbeständigkeit, ein geringer Wärmeausdehnungskoeffizient sowie eine herausragende Korrosionsbeständigkeit. In manchen Anwendungen kann auch Biokompatibilität erforderlich sein – etwa dann, wenn der Schaumstoff später mit Lebensmitteln oder Medikamenten in Kontakt kommt.

Für die Herstellung von EPP-Formen haben sich insbesondere Nylon12CF sowie ULTEM^™ 9085 resin und ULTEM^™ 1010 resin bewährt.
Speziell ULTEM^™ 1010 resen ist bei 3D-gedruckten EPP-Formen am besten geeignet. Es zeichnet sich durch eine hohe Wärmeformbeständigkeit von bis zu 214 °C aus, bietet hervorragende Korrosionsbeständigkeit, ist biokompatibel und besitzt eine hohe Zugfestigkeit.

ULTEM 1010 resen wird bei einer sehr hohe Temperatur verarbeitet und kann daher nur auf hochindustriellen Anlagen eingesetzt werden, wie bespielweise dem Stratasys F900, eine der führenden Anlage in diesem Segment.

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