Ziel der Entwicklung
Die Motivation zur Bearbeitung des Themas basiert auf der Tatsache, dass die additive Fertigung, der 3D-Druck, in zahlreichen Industrien wachsende Potenziale bietet und mit ihren vielen Vorteilen auch für den Textilbereich zunehmend interessant ist. Es können textile Flächengebilde gezielt partiell bedruckt und damit funktionalisiert werden. Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung einer neuartigen Verfahrenskombination aus Dispenser 3D Druck und UV LED Vernetzung für die digitale partielle Funktionalisierung von Textilien am Beispiel von Bandagen für den Sportbereich und Medizinbereich. Die Produkte sollten anforderungsgerecht ohne Herstellung von Schablonen beziehungsweise Applikationswerkzeugen realisiert werden können. Im Sportbereich und Medizinbereich werden die verstärkenden Formteile von Bandagen als Einsätze aus Silikon oder Metall verwendet und mittels Einlegens, Aufnähen beziehungsweise Kleben, Schweißen oder über Anspritzprozesse fixiert. Ziel war es hier, durch neue Verfahrenskombinationen den Fügeprozesses von Formteil und Textil einzusparen und die Produkte kundenindividuell angepasst herzustellen. In der Zukunft sollen die Herstellungszeiten und Kosten verringert werden.
Vorteile und Lösungen
Der Lösungsweg des Projektes umfasste die Entwicklung der UV vernetzbaren Formulierungen und die Realisierung des simultanen Druckprozesses und Härteprozesses. Im Rahmen des Projektes konnten eine Urethanacrylat basierte Formulierung und eine Silikonformulierung entwickelt werden. Beide ließen sich mittels Dispensers auf verschiedene Gestricke wie Polyester und Polyamid Elastan Mischung drucken und gleichzeitig mit UV LED Punktstrahlern härten. In beide Formulierungen wurden erfolgreich diverse Additive Wirkstoffe und Pigmente eingearbeitet, ohne dabei die Verdruckbarkeit oder die UV Vernetzung negativ zu beeinflussen. Es wurden rundgestrickte Rohlinge bedruckt und somit Kniebandagen mit Patellaring und Schienbeinschoner als Projektdemonstratoren angefertigt.
Zielgruppe und Zielmarkt
Zielmärkte für die Verfahrenskombination aus 3D Dispenser Druck und UV Vernetzung sind besonders dort zu finden, wo individuelle Produkte mit funktionellen Eigenschaften im Fokus liegen. Dies trifft beispielsweise auf den Medizinbereich mit Bandagen und Orthesen, aber auch auf den Sportsektor mit Bandagen, Protektoren und Schoner zu. Adressiert sind somit verschiedene Hersteller unter anderem Textilveredler, Textilbeschichter, Textildrucker und Konfektionäre. Darüber hinaus können sich zusätzliche Anwendungspotentiale und Zielmärkte für andere Bereiche der Technischen Textilien ergeben zum Beispiel das Fahrzeuginterieur. Die Verfahrenskombination von 3D Drucktechnologie und UV LED Vernetzung ermöglicht die kundenindividuelle Funktionalisierung von Textilien beispielsweise zur Herstellung von Bandagen im Sportbereich und Medizinbereich. Zusätzlich bietet diese Technologiekombination das Potenzial, die Rüstzeiten extrem zu verkürzen, weil der Musterwechsel lediglich digital erfolgt und somit keine Schablonen und Werkzeuge gewechselt beziehungsweise hergestellt werden müssen. Dadurch werden Fertigungskosten und Lagerkosten für Schablonen und Werkzeuge eingespart. Weiterhin können durch den partiellen Auftrag Materialkosten sowie durch die UV-Vernetzung Energiekosten um bis zu 75 Prozent reduziert werden. Durch die sehr kurze Vernetzungszeit kann der UV LED Strahler direkt während des Drucks mitlaufen und somit den zeitlichen Mehraufwand, der durch einen separaten thermischen Trocknungsvorgang beim 3D Druck mittels Dispensers entsteht, kompensieren. Bei höheren Schichtaufbauten müsste bei klassischen Systemen zusätzlich mehrfach zwischengetrocknet werden. Mit den UV vernetzbaren Formulierungen werden ressourcenschonende wasserfreie und lösemittelfreie 100 prozentige Systeme eingesetzt.
