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Als absolute Weltneuheit präsentierten Lars Schulze, Head of Color Development and Material Sciences von Grafe, und Sebastian Grafe, Mitglied der Geschäftsführung von Grafe, auf der Formnext 2023 in Frankfurt neue 3D-Druck-Werkstoffe mit integriertem Marker, durch den beim Druck und auch im Nachhinein zweifelsfrei festgestellt werden kann, ob das Bauteil mit dem vorgegebenen Material gedruckt wurde.
Foto: K-ZEITUNG
Als absolute Weltneuheit präsentierten Lars Schulze, Head of Color Development and Material Sciences von Grafe, und Sebastian Grafe, Mitglied der Geschäftsführung von Grafe, auf der Formnext 2023 in Frankfurt neue 3D-Druck-Werkstoffe mit integriertem Marker, durch den beim Druck und auch im Nachhinein zweifelsfrei festgestellt werden kann, ob das Bauteil mit dem vorgegebenen Material gedruckt wurde.

Inhaltsverzeichnis

Kunststoff-3D-Druck

Fälschungsschutz für Filament

In Kooperation mit Tailorlux präsentiert Grafe auf der Formnext ein Masterbatch zur sicheren Identifikation von Filamenten bei Additiver Fertigung.

Um zweifelsfrei sicherzustellen, dass ein Bauteil mit dem vorgegebenen Material gedruckt wird, hat Grafe ein Masterbatch entwickelt, das über Marker im Werkstoff die Identifikation von Materialien im industriellen 3D-Druck möglich macht.

Lars Schulze, Head of Color Development and Material Sciences von Grafe, zum entscheidenden Vorteil: „Damit lässt sich die Echtheit lizensierter Werkstoffe bereits in dem Filament, die in diesem additiven Fertigungsverfahren verarbeitet werden, sicher und unverwechselbar bestimmen.“

Als Einsatzgebiete sieht Schulze derzeit vor allem Prothesen in der Medizintechnik, aber auch systemrelevante Maschinen- oder Automobilteile, die Garantie- oder Regressansprüchen standhalten müssen. Gleichwohl könnten auch andere Branchen wie Möbel, Elektronik oder Consumer potentiell interessant für den Originalitätscheck sein.

„Künftig werden immer mehr Produkte und Ersatzteile aus dem 3D-Drucker kommen. Schon heute steigt deren Zahl im privaten wie im industriellen Gebrauch rapide an. Stellt man sich nun vor, dass Ersatzteile für Lizenzprodukte aus minderwertigem und ungeprüftem Material gedruckt werden, würden Regressforderungen oder Garantieansprüche verfallen und im schlimmsten Fall Sach- oder Personenschäden entstehen“, berichtet Schulze.

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Material wird über Marker identifizierbar 

Hier setze die Idee von Grafe an: „Wir arbeiten einen Marker ins Filament ein, mit dessen Hilfe sich überprüfen lässt, ob das richtige Material verwendet wurde. Er ist permanent im Bauteil und kann nicht entfernt werden. Aufgrund seiner Beschaffenheit bietet der Marker somit den perfekten Fälschungsschutz und Originalitätsnachweis.“

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Über den im Werkstoff integrierten Marker lässt sich auch im Nachhinein zweifelsfrei feststellen, ob ein Bauteil mit dem vorgegebenen Material gedruckt wurde.
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Über den im Werkstoff integrierten Marker lässt sich auch im Nachhinein zweifelsfrei feststellen, ob ein Bauteil mit dem vorgegebenen Material gedruckt wurde.

Grafe setzt als exklusiver Entwicklungspartner dabei auf die Sicherheitspigmente von Tailorlux. Das Unternehmen liefert auch das passende Handmessgerät Tailor-Scan 4 dazu, auf das eine auf die Sicherheitsmarkierung eingestellte Referenzdatei geladen wird. Anschließend zeigt es an, ob die jeweilige Markierung enthalten ist oder nicht. „Die Bedienung ist sehr unkompliziert. So lässt sich direkt vom Filament bis zum Bauteil die Originalität des verwendeten Kunststoffs prüfen – auch durch Glas- oder Folienverpackungen hindurch“, erklärt der Experte. Darüber hinaus könnten auch Zertifizierungslabore das Material überprüfen. Die zu verwendende Prüfelektronik lässt sich dabei, abseits des Handscanners, auch direkt in ein bestehendes 3D-Drucksystem integrieren.

Drucker startet nur, wenn das richtige Material eingelegt ist

Wie Schulze auf der Formnext erklärt, hat das neue Sicherheitsprinzip einen besonderen Vorteil, wenn die Prüfung des Filaments durch einen in den 3D-Drucker integrierten Sensor direkt in der Druckeinheit stattfindet: „So kann im Drucker beim Einsetzen der Spule über einen Sensor die Sicherheitsmarkierung im Filament geprüft werden. Erst wenn sichergestellt ist, dass es sich um das richtige Material handelt, wird gedruckt. Anders als beim Prinzip von Farbdruckern, die über eine Elektronik feststellen ob die originale Farbpatrone eingesetzt wurde, überprüft man im 3D-Drucker nicht nur die Filamentspule (per Code oder RFID-Chip), sondern in Zukunft direkt das Material.“

„Unsere Lösung ist fertig entwickelt und funktioniert“, sagt Schulze. Bislang komme der Marker vor allem bei PLA und PETG (Glykol) zum Einsatz. Jedoch sei auch die Anwendung in PA und PC möglich. Einfluss auf die Farbe hat der Marker nicht. Durch eine breite Auswahl von Markern kann zudem nahezu jeder Kunststoff ausgestattet werden, versichert er. „Die Dosierungen der Batches sind vergleichsweise niedrig und lassen sich ab einem Prozent realisieren. Den größten Einfluss hat die Farbe. So brauchen mit Carbon-Black eingefärbte Bauteile eine etwas höhere Dosierung als andere. Auch Kohlefasern beeinflussen das Ergebnis. Letztlich lässt sich aber festhalten, dass jedes Filament mit maximal drei Prozent Dosierung markiert werden kann.“

Industrielle Partner zur Umsetzung gesucht

Grafe ist derzeit auf der Suche nach industriellen Partnern, die entsprechende Produkte und. Drucker entwickeln. Wie Schulze erklärt, sind die Kosten für die Markierung abhängig vom jeweils gewünschten Schutz. „Ein Basis-Marker, der nicht spezifisch für ein Unternehmen, eine Branche oder ein bestimmtes Produkt entwickelt wird, ist vergleichsweise günstig. Eine Lösung, die weltweit exklusiv für nur ein bestimmtes Produkt genutzt werden kann, ist dagegen kostenintensiver“, so Schulze.