3D Druckqualität erhöhen: Reinigen mit Effizienz und Nachhaltigkeit –

Mit dem Fokus auf Resin – und Filament 3D Druck

Die Genauigkeit von 3D-gedruckten Bauteilen ist in vielen Branchen essenziell. Sei es in der Zahnmedizin, Automobilindustrie oder der Prototypenfertigung. Doch selbst der beste 3D Drucker kann keine einwandfreien Bauteile liefern, wenn die 3D Druck Reinigung weiterhin vernachlässigt wird. Um das neue Level der 3D Druckreinigung zu erreichen, spielt insbesondere die Wahl des optimalen Reinigers eine wichtige Rolle. Während überwiegend herkömmliche Lösemittel genutzt werden, stellt sich die Frage: Sind VOC-reduzierte wässerige Reiniger eine nachhaltige und effiziente Alternative?

Lösemittel (meistens Isopropylalkohol) vs. wasserbasierte Reiniger: Ein Vergleich

Während der 3D Druck Reinigung werden hauptsächlich zwei Arten von Reinigern verwendet:

–> Isopropylalkohol:

–> oder wässerige Reiniger:

Schaut man sich in einem Brennbarkeitstest bei Raumtemperatur das Brennverhalten der beiden Reiniger an, wird deutlich, dass das Lösemittel Isopropylalkohol leicht entzündlich ist. Wohingegen der wässerige Reiniger bei Raumtemperatur nicht entzündlich ist. Das liegt an dem unterschiedlichen VOC- Gehalt der beiden Reiniger. Das Lösemittel hat einen hohen VOC- Gehalt. Derweil ist der wässerige Reiniger VOC-reduziert . Doch…

..Was sind VOCs?

VOCs (flüchtige organische Verbindungen, gem. 31. BImSchV) zeichnen sich durch einen hohen Dampfdruck bzw. einen geringen Siedepunkt aus, deshalb setzten Lösemittel beriets bei Raumtemperatur viele Dämpfe frei. Diese Eigenschaft erhöht nicht nur das Brandrisiko, sondern beeinträchtigt auch die Luftqualität und den Arbeitsschutz.

Auf der Grundlage dieser Eigenschaften, wirken sich Reiniger mit hohem VOC-Gehalt negativ auf die Arbeitssicherheit und die Nachhaltigkeit aus, da sie bereits bei Raumtemperatur gesundheitsschädliche Dämpfe bilden und leicht entzündlich sind.

Inwiefern kann die Umstellung auf einen VOC-reduzierten Reiniger dementgegen Abhilfe schaffen?

Kurz gesagt, sorgt  die Umstellung auf VOC-reduzierte Reiniger für einen entscheidenden Schritt in Richtung sichererer Arbeitsplätze und umweltschonender 3D-Druckprozesse. Besonders im Resin- und Filamentdruck zeigt sich, wie moderne Reinigungsprozesse nicht nur die Arbeitssicherheit erhöhen, sondern auch maßgeblich zur Qualität der Bauteile beitragen.

Nachhaltige Produktionsprozesse im Resin- und Filamentdruck

Resin 3 D Druck Reinigung mit wässerigem Reiniger

Im Resin 3D Druck (Harzdruck) zeigt sich, wie effizient die Umstellung auf einen nachhaltigen Reiniger sein kann. Flüssiges Harz wird mithilfe eines Lasers, welcher in bestimmten Mustern fährt, Schicht für Schicht ausgehärtet und bildet das erwünschte Bauteil. Danach wird dieses Bauteil in einer Waschstation vorgereinigt, um überschüssiges Harz zu entfernen– ein Prozess, der große Mengen an Reinigungsmitteln erfordert.

VOC-reduzierter wässriger Reiniger, welcher die Sedimentierung unterstützt, bietet eine Lösung:

1. Das Waschbad wird genutzt, bis es verschmutzt ist.
2. Das verbrauchte Reinigungsmittel wird umgefüllt und stehen gelassen.
3. Harzrückstände setzen sich am Boden ab.
4. Eine UV-Lampe härtet das abgesetzte Harz aus, sodass es entfernt werden kann.
5. Der Reiniger kann erneut verwendet werden

Diese Methode minimiert umweltschädlichen Abfall und sorgt darüber hinaus für eine sicherere Arbeitsumgebung.

Nicht nur im Resin 3D Druck wirkt sich ein VOC-reduzierter Reiniger positiv auf den Arbeitsschutz und die Nachhaltigkeit aus. Auch im Filamentdruck ist dieser Reiniger von Vorteil.

Filament 3D Druck Reinigung: Stützmaterial auflösen mit wässerigem Reiniger

Im Filamentdruck werden des Öfteren komplexere Geometrien hergestellt, wie zum Beispiel eine Brückenstruktur. Damit diese Brückenstruktur nicht während des Druckprozesses absackt oder sich verzieht, wird ein Stützmaterial verwendet. Dieses Stützmaterial wird, genauso wie die Brückenstruktur, schichtweise aufgetragen und dient somit als temporäre Unterlage. Dadurch unterstützt es das erfolgreiche Drucken von Bauteilen mit „schwebenden“ Strukturen. Dieses Stützmaterial muss allerdings ebenso wieder entfernt werden, damit das ausgehärtete Bauteil am Ende verwendet werden kann.

In der Industrie werden Hauptsächlich entweder wasserlösliche oder laugenlösliche Stützmaterialien verwendet:

Laugenlösliches Stützmaterial

Um laugenlösliche Stützmaterialien aufzulösen werden verschiedene Verfahren eingesetzt. Das Tauchverfahren, im Ultraschallbad oder mit Hilfe einer 3D Waschstation. All diese Verfahren benötigen große Mengen an Lauge. Laugen haben einen sehr hohen pH-Wert und sind stark alkalisch. Aufgrund dessen kann die Lauge eine ätzende Wirkung auf die Proteine und Fette in der Haut und den Schleimhäuten haben. Da sie kennzeichnungspflichtig sind, müssen sie ebenso in sicheren Behältern aufbewahrt werden und abgesondert von Säuren stehen, da sie bei der Reaktion mit Säuren Gase bilden, welche leicht entflammbar sind. All diese Umstände, erschweren die Handhabung des Reinigers.

Dasselbe gilt jedoch nicht für die wasserlöslichen Stützmaterialien, da hier ein anderes Problem auftritt, welches die Effizienz des Auflösens von wasserlöslichen Stützmaterialien beeinträchtigt.

Wasserlösliches Stützmaterial

Häufig bekannt als PVA (Polyvinylalkohol), lässt sich dieses Stützmaterial in Wasser lösen. Dies klingt zunächst nach einer nachhaltigen Alternative zu Laugenlöslichen Stützmaterialien, doch auch hier gibt es einen großen Nachteil. Es kommt beim Auflösen von PVA häufig zum Verkleben des Stützmaterials im Wasserbad. Dies erschwert die optimale Reinigung und kann die Qualität des Bauteils beeinträchtigen.

Um die genannten Nachteile der Lauge und des Wassers zu beseitigen, wird also eine Alternative in der genauen Mitte der beiden Reiniger benötigt. Hier findet ein VOC-reduzierter, wässeriger Reiniger eine optimale Verwendung.

VOC-reduzierter wässriger Stützmaterialentferner, 3 Möglichkeiten, 3 nachhaltige Reinigungsverfahren:

1. Tauchverfahren:
   1. Überschüssiges Stützmaterial entfernen
   2. Den Reiniger unverdünnt in eine Box geben
   3. Bauteil bei Raumtemperatur über Nacht einwirken lassen
   4. Bauteil aus der Box nehmen und trockenwischen
   5. Anschließend mit Wasser abspülen
2. Ultraschallbad:
   1. Überschüssiges Stützmaterial entfernen
   2. Mit dem Reiniger (unverdünnt/ oder bis 20%) ein Ultraschallbad befüllen
   3. Temperatur auf Verträglichkeit des gedruckten Materials anpassen
   4. Auflösen des Stützmaterials in 5 bis 30 Minuten
   5. Anschließend mit Wasser abspülen
3. 3D Druck Waschstation:
   1. Überschüssiges Stützmaterial entfernen
   2. Mit dem Reiniger (unverdünnt/ oder bis 20%) die Waschstation befüllen
   3. Anwendungstemperatur auf die Materialverträglichkeit stellen
   4. Auflösen des Stützmaterials in 10 Minuten bis 1 ½ Stunden
   5. Anschließend mit Wasser abspülen

Zwischenfazit =

Abschließend wird deutlich, dass herkömmliche Methoden mit Laugen oder Wasser oft zu verklebten Rückständen, gesundheitlichen Risiken und aufwendigen Lagerbedingungen führen. Hier bietet ein kennzeichnungsfreier und VOC-reduzierter Reiniger eine qualitative sowie zeitgleich nachhaltige Alternative. Dieser Reiniger vereint die Kompatibilität mit diversen laugen- und wasserlöslichen Stützmaterialien mit der Möglichkeit, selbst in explosionsgefährdeten Bereichen (EX-Zonen) sicher gelagert zu werden – ein entscheidender Vorteil, der sowohl die Arbeitssicherheit als auch die Lagereffizienz und Qualität der 3D Druck Nachbearbeitung deutlich steigert. Somit werden Sicherheit und Vertrauen in einem Reiniger vereint.

Sicherheit und Vertrauen: Warum VOC-reduzierte 3D Druck Reiniger und Haftmittel die Zukunft sind

Der 3D Druckmarkt entwickelt sich stetig weiter. Ferner gewinnen nachhaltige Reinigungsverfahren an Bedeutung. Durch die Substitution von Gefahrstoffen, wird die Einhaltung der Gefahrenstoffverordnung erleichtert.

Vorteile der Gefahrenstoffsubstitution eines 3D Druck Reinigers:

• Kosteneinsparung beim Transport: Keine Gefahrgutkennzeichnung erforderlich, Fahrer brauchen keine Sicherheitsschulung, geringes Brand- und Explosionsrisiko
• Einfache Lagerung: weniger strenge Aufbewahrungsrichtlinien gemäß TRGS (Technische Regeln für Gefahrstoffe),
• Arbeitsschutz: Verringerung von Ausfallzeiten, durch den minimierten Kontakt mit Gefahrenstoffen
• Unterstützung bei Erfüllung der UN-Nachhaltigkeitsziele (3,8,9 und 12)

Das „STOP-Prinzip“

Grundsätzlich gilt laut der BGW (Berufsgenossenschaft für Gesundheitsdienst und Wohlfahrtspflege) der allgemeine Grundsatz des „STOP-Prinzips“ bei der Gefahrenverhütung:

Das STOP-Prinzip beschreibt die Rangfolge von Schutzmaßnahmen. Diese Rangfolge hat der Arbeitgeber bei der Festlegung und Anwendung von Schutzmaßnahmen zu beachten.

Am Anfang der Rangfolge steht die „Substitution der Gefahrenstoffe und Methoden“. Um diese Schutzmaßnahmen zu verbessern und nach dem STOP-Prinzip zu arbeiten, sollen sicherere Arbeitsprozesse umgesetzt werden sowie Gefahrenstoffe reduziert werden. Des weiteren ist die Fehlervermeidung ein bedeutender Schritt zu sichereren Arbeitsprozessen.

Anwendungsleitfaden: Nachhaltige 3D Druck Reinigung

So lässt sich die Druckqualität, durch einen nachhaltigen Reinigungsprozess, dauerhaft sichern:

Resin 3D Druck:

1. Bauteil aus dem 3D Drucker lösen
2. Bauteil abtropfen lassen und in der Waschstation mit VOC-Reduziertem Reiniger abspülen
3. Das Bauteil unter der UV-Lampe aushärten lassen
4. Mit VOC-reduziertem Reiniger besprühen und abwischen

Filament 3D Druck:

1. Druckfläche mit VOC-reduziertem Reiniger säubern und trockenwischen
2. Haftmittel auftragen, um „Warping“ zu vermeiden
3. Fläche nach dem Druck erneut reinigen, um Haftmittelreste zu entfernen
4. Bauteil mit löslichem Stützmaterial in ein Bad mit wasserbasiertem Reiniger legen und ablösen lassen

Fazit

Die Genauigkeit der Bauteile, sei es in Bereichen der Zahnmedizin oder der Automobilbranche, ist der Schlüssel zu besseren Druckergebnissen. Eine optimierte 3D Druck Reinigung sorgt nicht nur für bessere Druckergebnisse, sondern spart auch Zeit und Ressourcen. Dies ist auch nachhaltig möglich, ohne die Effizienz zu beeinträchtigen. Der Mitarbeiter- und Umweltschutz wird ebenso durch den Einsatz von VOC-reduzierten Reinigern gestärkt.

Eine passende Alternative für Unternehmen, die sowohl ihre Umweltbilanz verbessern wollen, als auch ihre Produktionsprozesse im 3D Druck zukunftssicher optimieren möchten.

Benötigen Sie Hilfe, um Ihre Arbeitsumgebung sicherer und nachhaltiger zu gestalten? Kontaktieren Sie uns gerne. Wir unterstützen Sie bei der Umsetzung der erforderlichen Maßnahmen!

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Wie eine nachhaltige Schweißnahtreinigung Produktionsprozesse optimiert – mit dem Fokus auf Edelstahl

Die Edelstahl Schweißnahtreinigung ist entscheidend für die Qualität und Langlebigkeit von Edelstahlbauteilen – sei es im Maschinenbau, in Schlossereien, in der pharmazeutischen oder Lebensmittelindustrie. Das Schweißen von Edelstahl führt zu Anlauffarben und Oxidschichten, welche ohne fachgerechte Nachbearbeitung die Beständigkeit der Bauteile beeinträchtigen. Das elektrolytische Reinigungsverfahren entfernt diese Rückstände gezielt, ohne den Grundwerkstoff anzugreifen.

Wie funktioniert die elektrolytische Edelstahl Schweißnahtreinigung?

Chemischer Aspekt der Schweißnahtreinigung

Die elektrolytische Schweißnahtreinigung beruht auf dem Einsatz von Wechselstrom in Verbindung mit einer Elektrolytlösung und einer Elektrode. Der Wechselstrom sorgt für einen gleichmäßigen elektrochemischen Prozess. Elektrolyt und Elektrode reagieren unter Strom miteinander. Infolgedessen werden Anlauffarben und Verbrennungen auf der Schweißnaht gezielt entfernt, ohne den metallischen Grundwerkstoff (z.B. Edelstahl) anzugreifen.

Schon während des Reinigungsprozesses setzt die Passivierung (Chromoxidherstellung) ein: Das im Edelstahl enthaltene Chrom (Cr) reagiert mit Sauerstoff (O₂) (Abb.1) und bildet eine Chromoxidschicht (Cr₂O₃.) (Abb.2). Diese wirkt wie ein unsichtbarer Schutzfilm gegen Korrosion.

Technischer Aspekt der Schweißnahtreinigung

Die präzise Steuerung des elektrochemischen Prozesses erfolgt durch eine…:

• …Regelbare Stromzufuhr und Spannung:

  Diese ermöglichen eine gleichmäßige Reaktion und sorgen für eine effiziente sowie sichere Reinigung

• …Oder Automatische Elektrolyt zufuhr:

  Eine konstante Versorgung der leitfähigen Pinsel oder Pads (als Elektroden) minimiert folglich den Materialverschleiß

Auf Grund dieser technischen Verbesserungen, in Verbindung mit dem chemischen Aspekt, gewinnt der elektrolytische Reinigungsprozess an mehreren Vorteilen.

Welche Vorteile bietet die elektrolytische Schweißnahtreinigung?

Das Verfahren überzeugt in diesen grundlegenden Aspekten:

Arbeitseffizienz: Einfache Handhabung und schnelle Reinigung der Edelstahlbauteile

Ressourceneffizienz: Durch die gezielte Steuerung von Strom und Elektrolyt werden Energie und Chemie optimal eingesetzt, so wird der Ressourcenverbrauch gesenkt.

Zwischenfazit =

Die präzise Steuerung von Strom und Elektrolyt trägt zu einer effizienten Ressourcennutzung bei und unterstützt technische Neuerungen.  Ferner zeigt sich diese Entwicklung ebenso in der Auswahl moderner Elektroden für die Schweißnahtreinigung. Dabei werden hauptsächlich zwei Typen verwendet: Elektroden mit Filzpads und Elektroden mit Kohlefaserpinseln. Je nach spezifischer Anwendung ergeben sich unterschiedliche Vorteile, welche in Kombination mit einem Schweißnahtreinigungsgerät neue effektive Wege in der Nachbearbeitung von Schweißnähten ermöglichen

Elektrode mit Filz oder Kohlefaser? – Wichtigkeit der Elektrodenwahl

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Schweißnaht Nachbearbeitung ist die Wahl der Elektrode. Die Eigenschaften von Filzpads und Kohlefaserpinsel spielen eine entscheidende Rolle bei der Bearbeitung verschiedener Edelstahl-Geometrien. Deshalb sollten die Vorteile der jeweiligen Elektroden auf die individuellen Arbeitsprozesse abgestimmt sein.

Filzpad Schweißnahtreinigung:

Filzpads bieten den Vorteil, dass sie sich mit der Elektrolytlösung vollsaugen und gleichzeitig den direkten Kontakt und Kurzschlüsse zwischen Elektrode und Metalloberfläche verhindern. Dadurch wird das Risiko einer Abnutzung durch Verbrennung erheblich reduziert. Sie eignen sich besonders für ebene und glatte Flächen, wie zum Beispiel Außenflächen der Schweißnähte.

Während dem elektropolieren von kleineren Flächen entlang der Schweißnaht, erweist sich der Einsatz von Filzpads als besonders Vorteilhaft. Durch seine größere Oberfläche ermöglicht das Filzpad eine effektive und gleichmäßige Bearbeitung dieser Flächen, wodurch der Polierprozess beschleunigt wird. Diese Effizienzsteigerung führt zu einer Zeitersparnis und einer gleichbleibend hohen Qualität der Oberfläche, was in industriellen Bereichen von entscheidender Bedeutung ist.

Kohlefaser Schweißnahtreinigung:

Der Kohlefaserpinsel ermöglicht eine tiefere Reinigung an unregelmäßigen Schweißnähten sowie Innenecken und sichert so die optimale Passivierung dieser speziellen Oberflächen-Geometrien. Zudem erweist sich der Kohlefaserpinsel als sehr leitfähige Elektrode. Diese Eigenschaft ermöglicht es dem Kohlefaserpinsel auch bei einer geringeren Stromzufuhr Schweißnähte effizient nachzuarbeiten.

Die Wahl zwischen Elektrode mit Filzpad oder Kohlefaserpinsel hängt vom individuellen Arbeitsprozess und der spezifischen Geometrie der Bauteile ab. Neben dem optimalen Elektrodenmaterial ist ebenso das Vermeiden von Fehlern und die richtige Anwendung im Arbeitsprozess entscheidend.

Konsequenzen einer lückenhaften Edelstahl Schweißnahtreinigung?

Eine lückenhafte Schweißnahtnachbearbeitung kann verschiedene technische Probleme verursachen. Zu den typischen Fallstricken zählen:

• Pinsel oder Pad zu trocken?

–>  Eine unzureichende Feuchtigkeit kann zu einer erhöhten Abnutzung der Elektrode sowie der Edelstahloberfläche führen.

• Flusssäure oder Sprühbeizen wirken zu lange ein?

–> Eine zu lange Einwirkzeit kann zu einer Verätzung der Edelstahloberfläche führen.

• Passivierung nicht ausreichend nach Einsatz von Schleifmitteln?

–> Lochfraßkorrosion, bei welcher Löcher durch Risse im Metall entstehen

• Schweißnaht wird gar nicht gereinigt?

–> Oxidschicht korrodiert und Edelstahl ist in jedem Fall unbeständig gegen Korrosion

Die elektrolytische Schweißnahtnacharbeitung bietet in diesem Zusammenhang den Vorteil, dass sie flexibel an die spezifischen Anforderungen verschiedener Schweißnähte angepasst werden kann. Hierbei wird zwischen Elektroden mit Filzpad und solchen mit Kohlenstofffasern gewählt, wobei diese Methode vor allem beim WIG-, MIG/MAG- und Laserschweißen verwendet wird.

Welches Schweißverfahren profitiert am meisten?

Die Effektivität der elektrochemischen Edelstahl Schweißnahtreinigung variiert je nach Schweißverfahren.

Das WIG-Schweißen erzeugt geringe Anlauffarben, die schnell entfernt werden können, was die nachfolgende Passivierung vereinfacht.

Beim MIG/MAG-Schweißen sind stärkere Oxidschichten zu erwarten, die intensivere Reinigungsprozesse benötigen, jedoch ebenso effektiv entfernt werden können.

Das Laserschweißen erzeugt nur minimale Anlauffarben, sodass die elektrochemische Reinigung hier hauptsächlich der Oberflächenpassivierung dient.

Aber unabhängig von der eingesetzten Schweißtechnik (WIG, MIG/MAG oder Laser): eine ordnungsgemäße Reinigung der Schweißnaht ist entscheidend, um die Vorteile der elektrolytischen Schweißnahtnacharbeitung voll auszuschöpfen.

So reinigen Sie Edelstahl Schweißnähte mit dem Elektrolytverfahren qualitativ und nachhaltig

Schritt-für-Schritt-Anleitung mit einem Schweißnahtreinigungsgerät am Beispiel des Kohlefaserpinsels:

1. Stellen Sie den Kohlefaserpinsel auf eine Länge von ca. 10-15 mm ein
2. Elektrolytlösung auswählen nach einsatzzweck und System für den Arbeitsprozess
3. Kohlefaserpinsel in der Elektrolytflüssigkeit vorher ausreichend Durchtränken
4. Massekabel an das zu bearbeitende Bauteil klemmen
5. Schweißnaht mit dem Kohlefaserpinsel reinigen

Achtung wichtig!

6. Überschüssige Elektrolytlösung auf der Schweißnaht abwischen, dann mit einem Neutralisierer besprühen damit auch die letzten Rückstände entfernt werden können –>

die Bildung von Mineralischen Rückständen wird dabei verhindert und die Edelstahloberfläche kann demzufolge einwandfrei passivieren

Fazit

Ein effektives und nachhaltiges Elektrolytverfahren sorgt nicht nur für eine präzise Reinigung und Passivierung, sondern optimiert auch die Effizienz der Produktionsprozesse. Denn mit Hilfe einer materialschonenden Elektrolytlösung und einer präzisen Steuerung des Schweißnahtgeräts, werden Edelstahloberflächen optimal passiviert.

Insgesamt trägt die regelbare Strom- und Spannungszufuhr nicht nur zur Ressourcenschonung und Kostenreduktion bei, sondern unterstützt Unternehmen auch dabei, ihre Produktionsprozesse nachhaltiger zu gestalten – ein klarer Gewinn für jede Branche, die Edelstahl verarbeitet und Schweißnähte nachbehandelt.

Für weiterführende Informationen und fachliche Beratung zum Thema elektrolytische Edelstahl Schweißnahtreinigung, kontaktieren Sie uns gerne! Wir unterstützen Sie bei der Umsetzung der erforderlichen Maßnahmen!

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