Mit der Exentis Technologie werden neue Massstäbe in der additiven Fertigung gesetzt. Diese innovative Methode ermöglicht die Grossserienfertigung von Millionen Bauteilen mit komplexen Geometrien, die bisher undenkbar schienen. Mit einem breiten Spektrum an druckbaren Materialien findet das Verfahren Anwendung sowohl in der Industrie als auch für Reinraumapplikationen z.B. in der Pharmazeutischen Industrie. Erfahren Sie in diesem Blog, wie die Exentis 3D-Siebdrucktechnologie funktioniert und welche Vorteile sie bietet.
Innovativ und präzise: So funktioniert die Exentis 3D-Siebdrucktechnologie
Die Exentis 3D-Siebdrucktechnologie erweitert den klassischen, bewährten Siebdruck um eine dritte Dimension und ermöglicht so die additive Fertigung komplexer Bauteile. Das Material wird dabei in Pastenform mit einem Rakel Schicht um Schicht durch ein Sieb auf einen Werkstückträger aufgetragen, bis die Bauteile die gewünschte Höhe erreicht haben. Dieser Prozess ist materialsparend, da die Pastenschicht nur auf den Bauteilen aufgetragen wird. Die Flächen zwischen den Bauteilen im Sieb bestehen aus undurchlässigem Gewebe und halten überschüssige Paste zurück. Nach dem Druckprozess muss kein Material entfernt werden, die Grünlinge sind fertig gedruckt auf dem Werkstoffträger.
Der Schichtauftrag wird durch ein automatisiertes, optisches Qualitätssicherungssystem kontrolliert. Die Schichthöhen können je nach Anforderungen an die Bauteile und dem verwendeten Material zwischen 10 – 150 Mikrometer dünn sein. Je nach Bauteilgrösse können dabei Hunderte von Bauteilen gleichzeitig hergestellt werden. Dieser hochautomatisierte Prozess hat eine Zykluszeit von nur zwei bis acht Sekunden und erzielt ein Druckvolumen von 5‘000 bis 10‘000 cm³ pro Stunde.
Anwendungsbereiche der 3D-Siebdrucktechnologie
Die 3D-Siebdrucktechnologie bietet enorm vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Es eignet sich hervorragend für die Fertigung hochpräziser Industriebauteile mit einem Durchmesser bis zu 400 mm, ultrafeinster Details und hohen Stückzahlen von mehreren tausend bis mehr als fünf Millionen Bauteilen pro Jahr auf einem Produktionssystem. Vor allem flache Bauteile mit geringen Änderungen entlang der Z-Achse lassen sich optimal realisieren, da die Form durch das verwendete Sieb definiert wird.
Im Pharma- und Biotechnologiebereich ermöglicht die additive Fertigungstechnologie von Exentis die Verarbeitung von pharmazeutischen Wirkstoffen und Biomaterialien. Der Druckprozess erfolgt für diese Anwendungen in einem GMP-Reinraumumfeld, für Anwendungen die höchste Hygienestandards erfordern. Pro Jahr können auf einem Produktionssystem mehr als 200 Millionen Tabletten gedruckt werden.
Vorteile der 3D-Siebdrucktechnologie für Industrie-Bauteile
Die Exentis Technologie bringt für Bauteile aus der Industrie zahlreiche Vorteile mit sich:
- Industrielle Grossserienfertigung: Ein einziges Produktionssystem kann jährlich mehr als fünf Millionen Bauteile herstellen, je nach Grösse und Ausprägung der Teile
- Mikropräzision: Stegbreiten ab 125 μm, Wandstärken ab 75 μm, und eine Oberflächenrauheit von 2 μm ermöglichen eine in der additiven Fertigung unerreichte Präzision
- Optimierte Geometrien: Hohlstrukturen und Funktionsintegrationen wie Kühlstrukturen sind in einem Schritt herstellbar
- Freie Materialwahl: Druck von Keramik, Metallen und Polymeren; mehrere Materialien können in einem Bauteil kombiniert werden. Die Materialexperten von Exentis entwickeln auch für aussergewöhnliche Materialien druckfertige Pasten, z.B. für verschiedene Porositäten, oder spezielle Materialien wie Graphit
- Kein Pulver, Pasten: Kein aufwändiger Depowdering-Prozess, beim Druck der Bauteile durch das Sieb wird nur die benötigte Materialpaste aufgetragen, die Grünteile können direkt weiterverarbeitet werden, entscheidender Vorteil für Bauteile mit feinen Kanälen, da diese nicht durch Pulverrückstände verstopft werden.
- Niedrige Produktionskosten: Nach dem Sintern keine Nachbearbeitung erforderlich, da die hohe Oberflächenqualität bereits beim Druckprozess erreicht wird
- Flexibilität bei der Produktion: Der Wechsel auf die Fertigung eines anderen Bauteils erfolgt durch den Austausch des Siebes und dauert nur wenige Minuten. Innerhalb von 48 Stunden können neue Siebe produziert werden, was teure und zeitaufwendige Werkzeuge, wie sie u.a. beim Spritzgussverfahren benötigt werden, überflüssig macht. Durch die Verwendung von Pasten für den Fertigungsprozess wird das Produktionssystem nicht mit Pulverstaub verunreinigt, sodass dieses innert wenigen Minuten für die Verarbeitung eines anderen Materials verwendet werden kann.
Die Produktionssysteme für industrielle Anwendungen
Die Exentis Produktionssysteme sind modular und flexibel konfigurierbar, um verschiedenen Anforderungen zu entsprechen. Für die additive Fertigung von Industriebauteilen stehen folgende Basis-Konfigurationen zur Verfügung:
Für größere Produktionsvolumen bietet die EX432i eine hochautomatisierte Lösung. Diese Anlage ist mit einem Druckmodul sowie einem zweispurigen Trocknungs- und Transportsystem ausgestattet, das bis zu 40 Werkstückträger gleichzeitig verarbeiten kann. Nach dem Druckprozess durchläuft jeder Werkstückträger automatisch das Trocknungssystem und kehrt zum Druckturm zurück, wo die nächste Schicht der Bauteile gedruckt wird. Mit dieser Automatisierung kann das System beeindruckende Mengen von 5 Millionen Bauteilen und mehr pro Jahr fertigen.
Die kleinere EX431 ist mit einer Druckstation und einer integrierten Umluft-Trocknungseinheit ausgestattet. Sie ist ideal für die Herstellung von Bauteilen auf einem Werkstückträger für mittelgrosse Serien, bzw. eignet sich auch um Bauteile mit wenigen tausend Stückzahlen zu fertigen. Insgesamt können Mengen von ca. einer Million Bauteile pro Jahr auf einer EX431 verarbeitet werden. Dieses Produktionssystem eignet sich deshalb auch perfekt für die Entwicklung neuer Bauteile.
Vorteile der 3D-Siebdrucktechnologie für Anwendungen in der Pharmaindustrie (Reinraumfertigung)
Auch im pharmazeutischen Bereich bietet das Exentis 3D-Siebdrucktechnologie einzigartige Vorteile:
- Materialvielfalt: Verarbeitung von aktiven pharmazeutischen Wirkstoffen, organischen Materialien und Biomaterialien auf einem Produktionssystem
- Mehrmaterialdruck: Kombination von verschiedensten Materialien in einer Anwendung, je nach gewähltem Produktionssystem und der Anzahl Drucktürmen, z.B. für frei wählbare Wirkstoffabgabeprofile in Tabletten
- Flexibles Tabletten-Design: Frei wählbares Design, das Sieb bestimmt die Form, neue Siebe sind innerhalb von 48 Stunden verfügbar
- Kein Pulverstaub und einfache Umrüstung: Dank der Verwendung von Materialpasten ist das Produktionssystem nicht mit Pulverstaub kontaminiert, dies ermöglicht eine Umstellung auf die Verarbeitung eines anderen Materials innert wenigen Minuten
- Umweltfreundliche Kaltdrucktechnologie: geringer Energieverbrauch
Die Produktionssysteme für Reinraumanwendungen
Die Produktionssysteme zur Verarbeitung von pharmazeutischen Wirkstoffen oder Biomaterialien sind für den Betrieb in Reinraumklasse D/ISO 8 ausgelegt und verfügen über GAMP5-konforme Software-Systeme. Diese Systeme können auf Wunsch an spezifische GMP-Kriterien angepasst werden. Der Druckprozess funktioniert hierbei identisch wie bei anderen Produktionssystemen, jedoch findet er in einer Reinraum-Umgebung statt.
Unsere modular aufgebauten Produktionssysteme EX434 iflex GMP und EX432 iflex GMP bieten mit 2-6 Einheiten, bestehend aus je einer Druckplattform und einem Trockner, maximale Flexibilität. Diese Einheiten sind durch ein Shuttle-basiertes Tabletten-Transportsystem verbunden. Auf jeder Druckplattform kann ein anderer aktiver, pharmazeutischer Wirkstoff oder Füllstoff verarbeitet werden, sodass diese beliebig kombiniert werden können. Dies ermöglicht die Herstellung von Tabletten mit frei wählbarem Wirkstoffabgabeprofil und ähnlichen in einem einzigen, vollautomatisierten Arbeitsschritt. Die Ausbringungsmenge beträgt mehr als 250 Millionen Tabletten pro Jahr auf dem Produktionssystem EX434 iflex GMP.
Für die Prozessentwicklung und additive Fertigung von pharmazeutischen Produkten empfiehlt sich unser Exentis 3D Entwicklungs- und Produktionssystem EX431 GMP. Dieses System besteht aus einem Druckmodul, einer integrierten Umlufttrocknungseinheit und einem kombinierten Positioniersystem für die Qualitätssicherung sowie das Be- und Entladen von Tablettenträgern. Dank der Verarbeitung von Pasten gibt es keine Pulverrückstände, das System kann in wenigen Stunden (statt Tagen) auf die Produktion eines anderen Wirkstoffes umgerüstet werden. Es ist deshalb bestens geeignet zur Herstellung von klinischen Prüfpräparaten und Tabletten für Studien.
Fazit: Innovative Möglichkeiten durch die Exentis 3D-Siebdrucktechnologie
Die Exentis 3D-Siebdrucktechnologie eröffnet völlig neue Anwendungsmöglichkeiten, die mit herkömmlichen Verfahren so nicht realisierbar wären. Die zahlreichen einzigartigen Vorteile machen die Exentis Industrialized Additive Manufacturing Technologie zu einer zukunftsweisenden Lösung in der additiven Fertigung. Profitieren auch Sie von den innovativen Ansätzen.
Nehmen Sie Kontakt mit uns auf, um mehr zu erfahren und Ihre Fertigung mit unserer 3D-Siebdrucktechnologie zu transformieren.