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Polymilchsäure (PLA) wird aus erneuerbaren biobasierten Ressourcen gewonnen und bietet erhebliche Umweltvorteile, was es zu einer vielversprechenden Alternative zu herkömmlichen erdölbasierten Kunststoffen macht.
Relativ spröde, begrenzte Schlagzähigkeit, geringe Bruchdehnung und unzureichende Schichthaftung, was komplexe Anwendungen erschwert.
Hohe Schrumpfung und Neigung zum Verziehen erforderten anspruchsvolle Druckumgebungen und -ausrüstung, was die breitere Technologieakzeptanz einschränkte.
Wie könnte PLA Umweltvorteile, Druckbarkeit und hohe Leistungsfähigkeit vereinen?
Dies wurde zu einer der zentralen Herausforderungen, die eSUNs kontinuierliche Materialforschung und -entwicklung vorantreibt. Seit den Anfängen des Unternehmens betrachtet eSUN die Industrialisierung von PLA-Biomaterialien als langfristige strategische Ausrichtung. Durch kontinuierliche Forschung entlang der Materialwertschöpfungskette, Leistungsfähigkeit und Marktnachfrage verlagerte eSUN seinen Fokus auf hochwertige und differenzierte Anwendungen und identifizierte den 3D-Druck als zentrales Durchbruchsfeld.
Um die Leistungsgrenzen von PLA zu adressieren, hat eSUN ein F&E-System entwickelt, das Materialsynthese, Modifikation, Formulierungsdesign, Prozessoptimierung, Leistungstests und Druckvalidierung abdeckt. Der Prozess optimiert kontinuierlich sowohl die Materialleistung als auch die Druckprozesse rund um die Anforderungen realer Anwendungen.
Führt Materialmodifikationsforschung mittels Molekülstrukturoptimierung, Modifikationssystemen und Formulierungsdesign durch, um Zähigkeit und mechanische Leistung zu verbessern.
Kombiniert Tests mit realer Validierung und bringt Schmelzfluss, Kühlung, Schichthaftung und Druckstabilität in Einklang, um ein stabiles Benutzererlebnis zu gewährleisten.
Erweitert das Sortiment von Standard-PLA auf hochzähe, Hochgeschwindigkeits-, Leichtbau-, Hochtemperatur-, technische und faserverstärkte Materialien.
Im Jahr 2007 gehörte eSUN zu den ersten Unternehmen weltweit, die PLA-3D-Druckfilamente kommerzialisierten und damit die industrielle Anwendung von PLA im 3D-Druck bahnbrechend vorantrieben.
Im Jahr 2023 ISO 5425:2023 (Spezifikationen für die Verwendung von Filament auf Basis von Polymilchsäure in additiven Fertigungsanwendungen), unter der Leitung von eSUN, wurde offiziell veröffentlicht und bietet einen internationalen technischen Rahmen für die Standardisierung von 3D-Druck-Filamenten auf PLA-Basis.
Intern entwickeltes Zähigkeitssystem zur Verbesserung der gesamten mechanischen Leistung. Angewendet auf Produktlinien wie PLA+.
Erreicht ein Schäumverhältnis von bis zu 220 %, reduziert die Materialdichte auf 0,54 g/cm³ für eine erhebliche Gewichtsreduzierung.
Verkürzt die Semikristallisationszeit von PLA für schnelleres Abkühlen und Erstarren, ideal für Hochgeschwindigkeitsdruck.
Etablierte 2013 eine chemische Recyclinglinie mit einer Kapazität von 5.000 Tonnen und fördert so die Kreislaufnutzung über den gesamten Lebenszyklus.
Das ultimative Ziel der Forschung und Entwicklung ist es, technologische Innovationen in praktischen Anwendungswert zu übersetzen – vom Prototyping über Bildung, kreative Projekte, funktionale Teile bis hin zu strukturellen Komponenten.
Herausforderung: Traditionelles PLA bietet gute Steifigkeit, aber begrenzte Zähigkeit, was es anfällig für Brüche unter Schlag- oder Spannungsbelastung macht.
Lösung: Die Kern-Schale-Zähigkeitstechnologie optimiert das PLA-Materialsystem, verbessert die Zähigkeit und erhält gleichzeitig die Druckbarkeit.
Wert: Bringt PLA in funktionale Druckszenarien, die eine höhere Haltbarkeit erfordern.
Herausforderung: Große Modelle und gewichtsempfindliche Anwendungen (Drohnen/Robotik) verursachen übermäßiges Gewicht und Materialverbrauch.
Lösung: Die Schäumtechnologie reduziert die Dichte mit kontrollierten Expansionsparametern.
Wert: Reduziert das Teilgewicht bei vollständiger Beibehaltung der Abmessungen für leichtes Design.
Herausforderung: Hochgeschwindigkeits-3D-Drucker verursachen bei Standard-PLA Probleme mit Kühlung, schnellem Erstarren und Zwischenschichthaftung.
Lösung: Verkürzte Semikristallisationszeit ermöglicht schnelles Erstarren während der schnellen Extrusion.
Wert: Unterstützt hocheffizientes 3D-Drucken, ohne Kompromisse bei der Teilequalität einzugehen.
Da sich der 3D-Druck von der Verbraucherebene hin zur industriellen Fertigung entwickelt, treibt eSUN die Forschung und Entwicklung in sechs zentralen Zukunftsrichtungen weiter voran:
Verbesserung der Schmelzfließfähigkeit, Kristallisation, Kühlung und schnellen Erstarrungsleistung.
Entwicklung leistungsstarker technischer Materialien wie PEEK und PEI.
Ausbau von Kohlefaser-, Glasfaser-, leitfähigen und wärmeleitfähigen Materialien.
Erforschung biobasierter, recycelbarer und kreislauffähiger Technologien über den gesamten Lebenszyklus.
Integration von Formulierungen, Druckparametern und KI-Technologien.
Erforschung von Technologien der nächsten Generation, einschließlich SLS-Pulvern, 4D-Druck und Biosynthetik.
Seit mehr als zwei Jahrzehnten ist eSUN der kontinuierlichen Innovation bei PLA und biobasierten Materialien verpflichtet. In Zukunft wird eSUN die Materialinnovation weiterhin in den Mittelpunkt seiner F&E-Strategie stellen und mehr leistungsstarke, nachhaltige und funktionale Materialien für den 3D-Druck und breitere industrielle Anwendungen bereitstellen.
