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Die Geschichte des modernen 3D-Drucks begann bereits in den 1980er-Jahren. Durch die Möglichkeit mittels Aufschmelzens von Kunststoff in einzelnen sich verbindenden Schichten wurde es möglich ohne Werkzeug dreidimensionale Objekte aus thermoplastischen Kunststoffen herzustellen. In den 1990er-Jahren zunächst vor allem für industrielle Prototypen eingesetzt, sprechen wir heute von einem etablierten industriellen Verfahren mit der zunehmenden Verbreitung kompakter Drucksysteme seit den 2000er-Jahren zu einer vielseitigen Fertigungstechnologie.
Während anfangs geometrische Freiheit, Funktionalität und die schnelle Herstellung von Bauteilen im Vordergrund standen, gewann die Farbgestaltung zunehmend an Bedeutung. Im Filament basierten Druck bestimmten dagegen lange Zeit die verfügbaren Materialfarben das Erscheinungsbild. Mehrfarbensysteme eröffneten später die Möglichkeit, unterschiedliche Filamente innerhalb eines Druckprozesses gezielt miteinander zu kombinieren.
Farbe die sich Schicht für Schicht entwickelt
Einen neuen gestalterischen Ansatz bietet die optische Farbmischung nach dem Vorbild des klassischen Vierfarbdrucks. Während beim Offsetdruck fein gerasterte Farbpunkte aus Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz das Druckbild erzeugen, erfolgt die Farbgebung beim Filament basierten 3D-Druck durch den gezielten Wechsel dünner Kunststoffschichten.
Die einzelnen Farben werden dabei nicht im Extruder miteinander homogenisiert und zu einem Farbton verbunden, sondern einzeln Schicht für Schicht aufgetragen. Für das menschliche Auge entstehen durch das Verschmelzen der aufeinanderfolgenden Farbschichten aus einem entsprechenden Betrachtungsabstand neue Farbnuancen. Je nach Schichtdicke, Farbfolge und Betrachtungswinkel bilden sich lebendige Oberflächen mit feinen Farbverläufen und individuellen Strukturen. Die sichtbare Schichtung wird damit vom verfahrenstypischen Merkmal zum bewussten Gestaltungselement.
„Farbe wird im 3D-Druck zunehmend zu einem eigenständigen Designfaktor. Die gezielte Kombination unterschiedlicher Farbschichten ermöglicht optische Wirkungen, die über eine klassische, homogene Einfärbung hinausgehen. Gerade darin sehen wir ein interessantes Potenzial für neue Oberflächendesigns“, erläutert Lars Schulze, Head of Color Development and Material Sciences bei GRAFE.
Große Farbvielfalt mit wenigen Grundfarben
Für diese Entwicklung bietet GRAFE speziell abgestimmte CMYK-Masterbatch-Systeme für Filament Hersteller an. Das Farbkonzept basiert auf Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz, ergänzt durch Weiß. Mit diesen fünf Ausgangsfarben lassen sich in geeigneten Mehrfarben-Drucksystemen zahlreiche zusätzliche Farbnuancen erzeugen, ohne für jede gewünschte Farbe ein separates Filament herstellen und bevorraten zu müssen.
Eine besondere Rolle übernehmen dabei Schwarz und Weiß. Durch den gezielten Einsatz von Weiß können kräftige Farben optisch aufgehellt und sanfte Pastelltöne erzeugt werden. Schwarz erweitert die Gestaltungsmöglichkeiten um tiefe, kontrastreiche Nuancen. In Kombination mit den übrigen Grundfarben entstehen differenzierte dunkle Farbtöne bis hin zu facettenreichen Schwarzwirkungen. Das erreichbare Farbspektrum hängt dabei unter anderem von der Pigmentierung, Transparenz und Schichtfolge ab.
Die neuen GRAFE-Masterbatches stehen zunächst für die thermoplastischen Werkstoffe PLA und PETG zur Verfügung. Beide Produktlinien sind auf die Anforderungen der Filament Herstellung abgestimmt und lassen sich in bestehende Produktionsprozesse integrieren. Die empfohlene Einsatzkonzentration beträgt abhängig von der gewünschten Farbintensität und Anwendung etwa fünf bis sieben Prozent. Standardrezepturen sind verfügbar und können kurzfristig bemustert werden.
„Unser Ansatz ist es, Farbvielfalt wirtschaftlicher und gleichzeitig flexibler nutzbar zu machen. Anstatt zahlreiche einzelne Farbrezepturen vorhalten zu müssen, können Filament Hersteller mit wenigen abgestimmten Masterbatches ein breites Gestaltungsspektrum erschließen. Das vereinfacht die Materiallogistik und schafft zusätzlichen Spielraum für individuelle Kundenanforderungen“, erklärt Schulze.
Perspektiven für Material und Design
GRAFE arbeitet bereits an der Übertragung des Farbkonzepts auf weitere Polymerklassen. Damit sollen künftig zusätzliche Anwendungsbereiche im Filament basierten 3D-Druck erschlossen werden.
Der entscheidende Vorteil liegt in der Verbindung von Farbvielfalt, gestalterischer Flexibilität und reduzierter Sortimentskomplexität. Weniger Ausgangsfarben können die Lagerhaltung und Materialdisposition vereinfachen, während die schichtweise Farbgestaltung neue Möglichkeiten für individuelle Oberflächen eröffnet. So entwickelt sich Farbe im 3D-Druck zunehmend von einer reinen Materialeigenschaft zu einem gezielt einsetzbaren Gestaltungsmittel.
Produktübersicht
►GRAFE Color Batch
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►GRAFE Additive
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►GRAFE Compounds
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►GRAFE-DESIGN-CENTER
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Grafe - der Spezialist in der Modifizierung thermoplastischer Kunststoffe
Die GRAFE GmbH & Co. KG ist Spezialist in der Modifizierung thermoplastischer Kunststoffe. Für unsere Partner bieten wir hochqualitative Lösungen - innovativ, schnell und mit höchster Sorgfalt entwickeln wir Masterbatches, Compounds und Pigment-Pulvermischungen.
Werk in Blankenhain/Deutschland
Das Produktspektrum von GRAFE umfasst neben Farb- und Additiv-Masterbatches ein breites Sortiment an funktionellen Kunststoff-Compounds. Eine der größten Forschungs- und Entwicklungsabteilungen der Branche arbeitet an neuesten Technologien, die den Kunststoff mit intelligenten Funktionen ausstatten. Das Familienunternehmen wurde 1991 von den vier Grafe-Brüdern gegründet und beschäftigt heute mehr als 300 Mitarbeiter, die im hochmodernen Werk in Blankenhain (Thüringen) in der Mitte Deutschlands für den nationalen und internationalen Markt entwickeln und produzieren. Dabei legt GRAFE großen Wert auf Qualitätsmanagement – und das mit Erfolg. Das Unternehmen ist erfolgreich nach ISO 9001:2015, IATF 16949:2016 und ISO 50001:2018 zertifiziert.
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