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InnoventX

ARC Impact (ehemals Desktop Metal) InnoventX – Offenes Binder Jetting System für Forschung und Materialentwicklung

Das ARC Impact (ehemals Desktop Metal) InnoventX Binder Jetting System bietet mit seinem offenen Materialsystem umfassende Möglichkeiten zur Forschung und Entwicklung von neuartigen Metalllegierungen. Neben Metallen ermöglicht das System auch den 3D-Druck mit Keramik und Sand. Zur Einstellung der benötigten Grünteilfestigkeit besteht darüber hinaus die Möglichkeit, passende Binder zu den eingesetzten Legierungen zu entwickeln.

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Druckprozess

Das InnoventX System basiert auf dem Binder Jetting Verfahren, einer sinterbasierten additiven Fertigungstechnologie. Der Prozess umfasst drei zentrale Schritte: Drucken, Entpulvern und Sintern. Erst durch den anschließenden Sinterprozess erhalten die Bauteile ihre endgültige Festigkeit und Materialdichte.

Schritt 1: Drucken

Beim Binder-Jetting-Verfahren wird ein Bindemittel über meherere tausend Düsen entsprechend des Bauteilquerschnitts auf eine Schicht loses Pulver aufgetragen. Zusätzlich verfügt das System über industrielle piezoelektrische Druckköpfe und die patentierte Triple ACT-Verdichtungstechnologie, die ultrafeine Pulver mit strengen Parameterkontrollen dosiert, gleichmäßig verteilt und verdichtet.

Nach Abschluss des Aufbaus wird die Baubox entnommen und zur Grob- und Feinentpulverung mithilfe eines Luftpickels in eine Pulverstation gestellt. Über ein eingebautes Pulverrecyclingsystem mit Pulversiebung wird loses Pulver von den Teilen entfernt und zurückgewonnen.

Nach dem Entpulvern werden die Bauteile in einem Ofen bei Temperaturen bis zu 1400 °C gesintert. Bei Temperaturen nahe des Schmelzpunktes entweicht das Bindemittel aus dem Bauteil und die Molekülketten verschmelzen miteinander, wodurch sich die gewünschten mechanischen Eigenschaften erzielen lassen.

Zentrale Vorteile

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Kompaktes Bauvolumen

Das kompakte Bauvolumen des ARC Impact (ehemals Desktop Metal) InnoventX Systems von 0,7 Litern wurde speziell für die Materialentwicklung und Forschung ausgelegt. Durch die Verarbeitung kleiner Pulverchargen lässt sich der Materialverbrauch deutlich reduzieren, wodurch auch die Kapitalbindung gering bleibt. Das macht das InnoventX System besonders wirtschaftlich für die Materialentwicklung und Kleinserienfertigung.

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Offenes Binder Jetting System für Metall- und Keramik-3D-Druck

Das offene Binder Jetting System wurde gezielt für die Forschung und Entwicklung unterschiedlichster Werkstoffe konzipiert. Die Kombination aus offener Material- und Binderplattform ermöglicht die Verarbeitung von mehr als zwei Dutzend Metall-, Keramik- und Verbundwerkstoffen. Dadurch bietet das InnoventX System maximale Flexibilität für individuelle Materialentwicklungen und prozessspezifische Anpassungen.

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Homogenes und dichtes Pulverbett durch Triple ACT®

Die patentierte Triple ACT® Technologie sorgt für ein gleichmäßiges Dosieren, Verteilen und Verdichten unterschiedlichster Pulvermaterialien. Sowohl leicht- als auch schwerfließfähige Pulver können mithilfe eines Siebrückhaltesystems und einer Ultraschallunterstützung präzise dosiert werden. Anschließend verteilt und verdichtet das Recoater-System mit zwei Walzen das Pulver homogen zu einem besonders dichten Pulverbett – eine entscheidende Voraussetzung für hohe Bauteilqualität und reproduzierbare Druckergebnisse.

Anwendungen

Wasserstoffreaktoren
C

SUPSI konnte mit dem ARC Impact (ehemals Desktop Metal) InnoventX Systems Graphit (synthetischen Kohlenstoff) verarbeiten, um Reaktoren aus Gyroidstrukturen für die Methanpyrolyse, bei der Wasserstoff aus Methan erzeugt wird, herzustellen.

Blogbeitrag: Case Study SUPSI_Graphite Reactors.pdf

Weltraumspiegel
SiC

Mit dem ARC Impact (ehemals Desktop Metal) InnoventX System konnte im Rahmen eines Projekts zwischen dem Forschungsinstitut Tecnalia und dem Luft- und Raumfahrtunternehmen SENER System das Gewicht von SiC-Spiegelstrukturen um rund 15 % reduziert werden. Gleichzeitig verringerte sich der Aufwand für das Polieren der Endoberflächen um etwa 35 %.

Blogbeitrag: Case Study_Tecnalia_SiC.pdf

Implantate
Mo

Die Hochschule Offenburg forscht im Bereich der Medizintechnik mit dem InnoventX System an Refraktärmetallen wie Titan- und Molybdänlegierungen, die künftig in biomedizinischen Anwendungen eingesetzt werden sollen.

Blogbeitrag: https://am-pioneers.com/news/am-pioneers-installiert-mbj-system-hochschule-offenburg/

Qualifizierte Materialvielfalt

Metalle
Werkstoffgruppe Beispiele Typische Anwendungen
Edelstahl 316L, 17-4PH, 304L Funktionsbauteile, Prototypen, Korrosionsschutz
Werkzeugstahl M2, H13 Werkzeuge, Verschleißbauteile
Nickelbasislegierungen IN625, IN718, Alloy247, Haynes 282 Hochtemperaturanwendungen
Titanlegierungen Ti64 Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik
Kupferlegierungen Kupfer Wärmeübertrager, elektrische Anwendungen
Hartmetalle Wolfram-basierte Werkstoffe Verschleißschutz
Edelmetalle Silber, Gold Schmuck, Spezialanwendungen
Molibdänlegierung Titan-Zirkonium-Molibdän Raketendüsen, Ofenkomponenten, Schmiedewerkzeuge, Röntgenanoden
Keramiken
Werkstoffgruppe Beispiele Typische Anwendungen
Oxidkeramiken Alumina (Al₂O₃) Elektrische Isolation, Verschleißschutz
Nichtoxidkeramiken Siliziumkarbid (SiC) Hochtemperatur- und Strukturbauteile
Borcarbid-Keramiken B4C Leichtbau, Schutzanwendungen
Spezialkeramiken Aluminium-nitrid, weitere Forschungswerkstoffe Elektronik, Thermomanagement
Binder
Binder Basis Eigenschaften
AquaFuse™ Wasserbasiert Geeignet für eine Vielzahl metallischer Werkstoffe und erfüllt hohe EH&S-Anforderungen. Das Entpulvern ist besonders einfach und ermöglicht eine sehr gute Oberflächenqualität. Die Grünfestigkeit ist im Vergleich zu anderen Bindersystemen jedoch geringer.
CleanFuse™ Wasserbasiert Sauber verbrennendes Bindersystem ohne verbleibenden Kohlenstoffrückstand nach dem Sintern. Besonders geeignet für metallische Werkstoffe, die empfindlich auf Kohlenstoff reagieren, wie beispielsweise niedriglegierte oder kohlenstoffarme Stähle.
FluidFuse™ Lösungsmittelbasiert Bewährtes und vielseitiges Bindersystem mit niedriger Viskosität, das seit vielen Jahren eingesetzt wird. Geeignet für eine breite Palette metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe, einschließlich keramischer Materialien.
PhenolFuse™ Phenolbasiert Erzeugt die höchste Grünfestigkeit aller verfügbaren Bindersysteme. Besonders geeignet für Hochtemperaturwerkstoffe sowie nichtmetallische Materialien wie Kohlenstoff, Wolframkarbid, Siliziumkarbid und weitere keramische Werkstoffe.

Binder Jetting FAQ – Häufige Fragen zum InnoventX System einfach erklärt

Wo erhalte ich den Service und Verbrauchsmaterialien?

Wir bieten beim Kauf des InnoventX System die Installation der Anlage vor Ort mit an. Weiter erhalten Sie von unseren technischen Mitarbeitern eine umfassende Schulung vor Ort. Darüber hinaus bieten wir Wartungspakete über definierte Zeiträume an, die von Telefon- bis hin zu einem vor Ort Support reichen. Weiter können Sie bei uns alle erforderlichen Verbrauchsmaterialien und Ersatzteile bestellen.

In unserem Technologiecenter in Esslingen können Sie das Drucksystem live erleben. vereinbaren Sie bei Interesse gerne einen Termin.

Für jedes Binder Jetting System ist der passende Sinterofen entscheidend. Erst durch das Sintern erhalten metallische oder keramische Bauteile ihre endgültige Festigkeit sowie die gewünschten Materialeigenschaften.

Da mit dem InnoventX System eine große Bandbreite an metallischen und keramischen Werkstoffen verarbeitet werden kann, unterscheiden sich die Anforderungen an Entbinderungs- und Sinterzyklen je nach Material deutlich. Entscheidend sind dabei unter anderem die maximale Temperatur, die Prozessatmosphäre sowie die Zyklusdauer.

Für das Sintern metallischer Werkstoffe setzen wir bei AM Pioneers seit 2025 auf den HTK 8 Sinterofen von Carbolite Gero. Der Hochtemperatur-Laborofen verfügt über ein Nutzvolumen von 8 Litern und erreicht Temperaturen von bis zu 2.200 °C. Dadurch lassen sich neben Standardwerkstoffen wie Edelstahl auch anspruchsvolle Hochtemperaturmaterialien wie Molibdän zuverlässig verarbeiten.

Ein weiterer Vorteil des HTK 8 ist die flexible Prozessatmosphäre. Der Ofen kann beispielsweise unter Wasserstoff- oder Argonatmosphäre betrieben werden und eignet sich damit für unterschiedlichste metallische Anwendungen. Dank der aktiven Kühlung sind zudem vergleichsweise kurze Sinterzyklen von rund 24 Stunden möglich.

Weitere Informationen zum Ofen finden Sie hier: https://am-pioneers.com/htk-8/

Ein Materialwechsel ist aufgrund der Nutzerfreundlichkeit sehr gut möglich:

  • Leichter Zugang zu allen Systembestandteilen ermöglicht gründliches Reinigen
  • Der Baujob kann einfach ausgetauscht werden
  • Hopper (Pulverspeicher) kann materialspezifisch genutzt und gewechselt werden.

Die erreichbaren Materialdichten hängen maßgeblich vom eingesetzten Werkstoff sowie der jeweiligen Pulverzusammensetzung ab. Im Binder Jetting Verfahren spielt insbesondere der Feinpulveranteil eine entscheidende Rolle. Ein Feinpulveranteil kleiner 10 µm unterstützt die Bildung hoher Grünteildichten und ermöglicht anschließend hohe Sinterdichten sowie eine verbesserte Bauteilqualität.

Im Binder Jetting lassen sich Grünteildichten von bis zu 60 % sowie Bauteildichten nach dem Sintern von über 98 % erreichen.

Thermischer Tintenstrahldruckkopf Piezoelektrischer Druckkopf
Funktionsprinzip Die Tintenkammer wird erhitzt, wodurch eine Dampfblase entsteht, die sich ausdehnt und einen präzisen Tintentröpfchen aus der Düse ausstößt. Eine elektrische Ladung wird auf piezoelektrische Elemente angewendet, wodurch sich die Oberfläche verformt und Druck erzeugt, der einen präzisen Tintentröpfchen aus der Düse ausstößt.
Lebensdauer des Druckkopfs Kürzer. In vielen Varianten erhältlich, jedoch meist ein Verschleißteil. Länger. In der Regel kein Verschleißteil;
kann repariert oder nur alle mehrere Jahre ersetzt werden.
Kosten Niedriger Höher
Bindemittel-Kompatibilität Funktioniert nur mit wasserbasierten (wässrigen) Bindemitteln Funktioniert mit einer Vielzahl von Bindemitteln, einschließlich wasser- und lösungsmittelbasierter sowie höher viskoser Bindemittel, auch mit Partikeln oder nicht-flüssigen Additiven
Tröpfchengröße Fest (ein Zustand: an oder aus) Variabel; ermöglicht Graustufen sowie unterschiedliche Wellen- oder Tröpfchenformen
Wartung Verbrauchsteil, für einfachen Austausch ausgelegt Aufwendiger, für langfristige Wartung konzipiert

Der Druckkopf ist das Herzstück eines Binder Jetting Systems. Im Binder Jetting-Bereich dominieren zwei Haupttypen, thermische und piezoelektrische Druckköpfe, die jeweils Vor- und Nachteile aufweisen.

Das InnoventX System nutzt einen piezoelektrischen Druckkopf, der ein breiteres Spektrum an Viskositäten verarbeiten kann, darunter auch Bindemittel mit Nanopartikeln, und der sowohl Tröpfchen als auch Strahlströme abgeben kann, was komplexere Strategien zur Bindemittelauftragung ermöglicht.

Die Triple ACT® Technologie ist ein zentraler Bestandteil des InnoventX Binder Jetting Systems. Es handelt sich dabei um eine patentierte Pulverauftragstechnologie für das Dosieren, Verteilen und Verdichten von feinem Pulver beschreibt. ACT ermöglicht einen gleichmäßigen Pulverauftrag, was mit einem dichten Pulverbett einhergeht.

Die X-Series steuert dabei präzise jeden einzelnen Prozessschritt:

  • Ultraschalleinheit zur Steuerung des Pulverauftrags
  • Walze zum Verteilen des Pulvers
  • Gegenläufige Walze zum Verdichten des Pulvers

Das Gesamtsystem arbeitet zusammen, um eine Standardabweichung der Dichte der Grünteile von unter 1 % bei Druckgeschwindigkeiten von über 150 mm/s zu erreichen.

Es arbeiten in Deutschland und international folgende Forschungsinstitute mit dem InnoventX System:

  • Fraunhofer IFAM
  • Fraunhofer IKTS
  • Hochschule Offenburg
  • IFW Jena
  • Hochschule München
  • SUPSI
  • Normiat

Das ARC Impact (ehemals Desktop Metal) InnoventX System kombiniert einen kompakten Bauraum mit einer offenen Materialplattform. Diese Offenheit stellt einen entscheidenden Vorteil für Forschungseinrichtungen dar, da sie maximale Flexibilität im Umgang mit unterschiedlichen Werkstoffen ermöglicht. Darüber hinaus bietet der kompakte Bauraum mit einem Bauvolumen von 0,7 L den Vorteil einer geringen Kapitalbindung. Erste Parameterversuche können bereits mit minimalen Materialmengen durchgeführt werden. Es bietet ideale Voraussetzungen für Forschung und Entwicklung in unterschiedlichsten Disziplinen – von Metallen über Keramiken bis hin zu Verbundwerkstoffen.

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im Binder Jetting und dem 3D-Druck von Keramik.

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