Reaktiver Inkjet-Druck von Polyurethan-Schäumen

Formulierung reaktiver Tinten für den Inkjet-Druck

Neuartige additive Fertigungsprozesse werden derzeit in einer Vielzahl von Forschungsfeldern bearbeitet. Der digitale Inkjet-Druck erzeugt dabei kleine, gleichmäßig große Tröpfchen, die als Mikrobausteine eingesetzt werden können. Damit lassen sich auf innovative Weise ortsaufgelöste Strukturen neuer, aber auch bekannter Materialien erzeugen. Daher fokussiert das Fraunhofer IGB seine Forschung auf den Inkjet-Druck als Fertigungswerkzeug zur Individualisierung von Produktionsprozessen.

Die Kombination von Inkjet-Druck und bekannter Polyurethan-Chemie hat ein hohes Potenzial für die zukünftige Herstellung von Funktionsmaterialien. Derzeit konzentrieren wir uns auf die Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen mittels Zwei-Komponenten-Reaktiv-Inkjet-Druck. Dabei werden zwei Tinten (isocyanatfunktionale und beispielsweise hydroxyfunktionale Tinte), die jeweils eine reaktive Komponente enthalten, getrennt in einem Verfahren schichtweise gedruckt. Die hydroxyfunktionale Tinte enthält ein Polyethylenglykol (PEG) als Hauptträger, kombiniert mit einem Vernetzer und Katalysatoren. Die zweite Tinte enthält die reine Isocyanatverbindung Hexamethylendiisocyanat, um durch chemische Reaktion die poröse Polyurethanstruktur zu erhalten. Mit diesem Verfahren ist es uns erstmals gelungen, ohne weitere mechanische Vermischung der beiden reaktiven Tinten, Polyurethanschäume herzustellen. Durch Variation der Tinten ist es denkbar, ortsaufgelöst unterschiedlich definierte Oberflächeneigenschaften in situ zu erzielen.

Reaktivdruck mittels Fujifilm Dimatix Inkjet-Drucker.
© Fraunhofer IGB
Reaktivdruck mittels Fujifilm Dimatix Inkjet-Drucker.

Literatur

[1] Schuster, F.;  Ngako Ngamgoue, F.; Goetz, T. ; Hirth, T. ; Weber, A.; Bach, M. (2017) Investigations of a catalyst system regarding the foamability of polyurethanes for reactive inkjet printing. J. Mater. Chem. C 5(27): 6738–6744.

[2] Schuster, F.; Ngako Ngamgoue, F.; Hirth, T.; Weber, A. (2017) Manufacturing of micro-scale polyurethane foams by reactive inkjet printing. NIP & Digital Fabrication Conference 2017(1): 32–36

Projektinformationen

Projekttitel

Reaktiver Inkjet-Druck von Polyurethanschäumen

 

 

Förderung

Wir danken der Friedrich-Ebert-Stiftung für die Förderung des Projekts »Reaktiver Inkjet-Druck von Polyurethanschäumen«.