Patent für POM-Rohstoff-Entbinderungssystem mit Oxalsäurepulver erteilt

14. August 2023

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Die XERION Berlin Laboratories GmbH, Berlin, Deutschland, hat ein Patent für ein neues Verfahren zur katalytischen Entbinderung von Rohstoffen auf Polyoxymethylen (POM)-Basis wie dem Catamold® für den Metallspritzguss (MIM) der BASF oder den Ultrafuse®-Filamenten für die additive Fertigung unter Verwendung von Oxalsäure angemeldet Säurepulver.

Sowohl die Catamold- als auch die Ultrafuse-Materialien werden häufig in der MIM- und Metall-Fused-Filament-Herstellung (FFF, auch bekannt als filamentbasierte Materialextrusion (MEX)) eingesetzt, da für die katalytische Entbinderung im Vergleich zu lösungsmittelbasierten Entbinderungsmethoden weniger Zeit erforderlich ist. Dies gilt insbesondere für Teile mit größeren Wandstärken und ermöglicht den Herstellern eine schnellere Chargenverarbeitung und einen höheren Durchsatz.

Typischerweise wird Salpetersäure in unterschiedlichen Konzentrationen zur katalytischen Entbindung von POM-basierten Ausgangsmaterialien verwendet, um das Polymergerüst vor dem Sintern zu entfernen. Obwohl Salpetersäure aus den oben genannten Gründen vorteilhaft ist, sind die Herausforderungen, die Salpetersäure im Hinblick auf die Umwelt und die sichere Handhabung mit sich bringt, in der Branche wohlbekannt. Die neue katalytische Entbinderungsmethode von XERION, die in seinem Fusion Factory XS-System zum Einsatz kommt, lindert diese Probleme durch die Verwendung von Oxalsäure anstelle von Salpetersäure.

Oxalsäure kommt natürlich vor und kommt in verschiedenen Pflanzen, Blättern und sogar Honig vor. Im Gegensatz zu Salpetersäure, die in flüssiger Form gelagert wird, kann Oxalsäure als geruchloses Pulver gelagert werden, das sicher zu handhaben ist. Es wurde angegeben, dass die Menge an Oxalsäure, die für die katalytische Entbinderung in der Fusion Factory XS benötigt wird, mit der Menge an Oxalsäure vergleichbar ist, die man in einer Handvoll Rhabarberblättern finden würde. Die Nebenprodukte aus der Verwendung von Oxalsäure im Fusion Factory XS-System der XERION Berlin Laboratories stellen keine Belastung für die Umwelt dar und die Verarbeitungszeit ähnelt der Entbinderung mit Salpetersäure.

Die Fusion Factory XS ist ein All-in-One-System zur additiven FFF-Fertigung, Entbinderung und Sinterung aus Metall, das in mehrere kompakte Pelican™-Koffer eingebaut ist, die leicht zu transportieren sind und rauen Bedingungen standhalten. Die Entbinderungseinheit und der Sinterofen sind zusammen in einem Pelican-Gehäuse untergebracht, während die katalytische Entbinderungseinheit aus zwei unabhängig beheizten, miteinander verbundenen Kammern besteht. In der Boxkammer werden „grüne“ AM- oder MIM-Teile platziert, wo sie auf eine erhöhte Temperatur erhitzt werden.

In der anderen Kammer befindet sich eine vorbereitete Oxalsäurekartusche, die anschließend erhitzt wird, sodass die Oxalsäure sublimiert und mit den Grünteilen in die Kammer transportiert wird. Die Reste des bewegten Grundpolymers werden dann in einem elektrischen Brenner sicher verbrannt und stellen daher keine Gefahr für Personen in der Nähe des Systems dar.

Der Sinterofen kann in einer Argon-/Formiergasatmosphäre Temperaturen bis zu 1.550 °C erreichen. Der Ofen nutzt ein Kaltwandsystem, das durch einen Kühler gekühlt wird, der in einem separaten Pelican-Gehäuse untergebracht ist. Bei der thermischen Entbinderung wird derselbe elektrische Brenner wie in der Entbinderungseinheit verwendet.

Die maßgeschneiderte Dual-Extruder-AM-Maschine, die speziell für die Verarbeitung pulvergefüllter POM-Filamente entwickelt wurde, ist in einem eigenen Pelican-Gehäuse untergebracht. Das Filament wird auf kompakten Spulen gespeichert, die sich auf einer unabhängigen linearen Schiene bewegen, als Teil eines separaten Patents von XERION. Die Gesamtlösung eignet sich daher gut für BASF Ultrafuse-Edelstahl in Kombination mit seiner keramischen Stützschnittstelle.

XERION gab an, die Sicherheit und Umweltauswirkungen in jedem Aspekt des Fusion Factory XS-Systems berücksichtigt zu haben, wobei seine kompakte und transportable Stellfläche durch diese neue Methode der katalytischen Entbinderung mit Oxalsäure ermöglicht wird.

www.xerion.de

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