Was kann im 3D gedruckt und welche Materialien können dafür verwendet werden, damit ein Fertigteil den Anforderungen an Industrieanwendungen entspricht? Das ist ein Kurzüberblick über Filamente, die bei täglichen Abläufen Kunststoffe ersetzen können, welche für die Herstellung unter Verwendung konventioneller Herstellungstechnologien verwendet werden.
Über den 3D-Druck wird immer häufiger gesprochen. Er wird u.a. in der Automobilindustrie, Flugzeugindustrie, Haushaltsgeräteproduktion, im petrochemischen und medizinischen Bereich verwendet. Für die Qualität des Fertigproduktes sind solche Faktoren wie verwendete Drucker und Materialien entscheidend. Auf dem riesigen Druckmaschinenmarkt gibt es viele für die Industrie dedizierte professionelle Drucker und damit auch Betreuung durch Expertenteam, Beratung und Schulungen, das Angebot von Filamenten ist für viele Unternehmer immer noch ein Geheimnis.
Polyetherimid (PEI) ist unbrennbar und weist eine hohe Festigkeit sowie Wärmebeständigkeit auf. Aus diesem Grund kann es überall dort verwendet werden, wo hohe Wärme- und Chemikalienbeständigkeit, z.B. in der Flugzeugindustrie, Automobilindustrie, Elektronikindustrie und im medizinischen Bereich erforderlich sind.
Zu den auf dem Markt am populärsten Polyetherimiden gehören Produkte, die von der Firma SABIC unter den Handelsnamen ULTEM™ als Harze bzw. für den 3D-Druck fertige Filamente geliefert werden. ULTEM™ ersetzt immer häufiger Metall und wärmehärtende Kunststoffe. Es wird vor allem für die Herstellung von Elektro- und Beleuchtungssysteme, z.B. für die Herstellung von Reflektoren, Zünd- und Motorelementen, Elektroschaltern, Glühbirnenfassungen und -buchsen eingesetzt. Es kann auch in der Medizin für die Herstellung von medizinischen Einweg- und Mehrwegprodukten bzw. Sonden- und Monitorgehäusen verwendet werden.
Semikristallines Polymer aus der Familie der Polyaryletherketone, das bedeutet, dass PEEK sich durch große Temperaturbeständigkeit auszeichnet, deshalb kann es überall dort verwendet werden, wo die Betriebstemperatur bis 240 C erreicht wird. Dieses Material ist beständig und unempfindlich gegen chemische Reagenzien. Die Fließgrenze des Materials kann die Werte erreichen, die der Fließgrenze des Aluminiums ähnlich sind. Dieses Material erfordert die angemessenen Temperaturen beim Druckvorgang – Um die beste Druckqualität zu erzielen, müssen 360–400 C am Druckkopf sowie 60 C in der Druckkammer sichergestellt werden.
In der letzten Zeit hat der medizinische Bereich großes Interesse daran. In diesem Sektor kann PEEK u.a. für die Herstellung von zahnärztlichen Instrumenten, Endoskopen oder Dialysegeräten verwendet werden. Außerdem ist dieses Filament auch sehr populär in der Automobil- und Flugzeugindustrie. PEEK kann z.B. für die Herstellung von solchen Elementen wie Lager, Kolbenteile, Pumpen, Ventile oder Dämmelemente verwendet werden
In der Flugzeugindustrie ersetzt PEEK seit einer gewissen Zeit Metallelemente bei einigen Fahrzeugteilen, u.a. Motorteilen. Bei Bauteilen für die externen Konstruktionen sorgt es für hohe Beständigkeit gegen Korrosion infolge Feuchtigkeit. Es wird auch für die Herstellung von Spiralrohren zum Schutz von Leitungen und Glasfaserkabeln bei Elektroanlagen in Flugzeugen eingesetzt.
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PEKK ist ein Material mit ähnlichen Eigenschaften wie PEEK, es weist aber u.a. eine höhere Glasübergangstemperatur und eine kleinere Kristallisationsgeschwindigkeit auf, was die Kontrolle des gesamten 3D-Druckvorgangs erleichtert. Dieses Filament zeichnet sich durch große Steifheit, Festigkeit und Verschleißfestigkeit auf und deshalb kann es bei einigen Applikationen Elemente ersetzen, die in der Regel aus Stahl bzw. sonstigen Metalllegierungen hergestellt werden. Es wird oft in der Automobil- und Chemieindustrie für die Herstellung von Bauteilen, darunter Zahnräder, Hülsen, Lager, Wellen, Dichtungen von Kugelventilen eingesetzt. Aufgrund seiner hohen Temperaturbeständigkeit ist PEKK für die Sterilisation geeignet, deshalb kann es in der Medizin verwendet werden und mit Lebensmitteln in Berührung kommen. Deshalb wird es auch für die Herstellung von zahnärztlichen Instrumenten, medizinischen Implantaten und Küchengeräten eingesetzt.
PEKK wird u.a. von der Firma Brzeska Fabryka Pomp i Armatury MEPROZET Sp. z o.o. verwendet, die aus diesem Material Elemente für die Riemenölabscheider produziert. Dieses Gerät wird für die Entfernung von in der Kühlflüssigkeit gesammeltem Öl verwendet. Das PEKK-Material ersetzt in diesem Fall Komponenten aus Stahl AISI 316 und verlangsamt den Verschleiß des Transportbandes, weil der gedruckte Teil gegen die meisten Kühlmittel und Öle chemisch beständig ist
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Mit Kohlenstoff- bzw. Glasfasern verstärkte Materialien. Das sind Kunststoffe, die allgemein bei den Einspritzprozessen in der Industrie verwendet werden. Die daraus gedruckten Modelle weisen eine matte Oberfläche auf, die sich durch verbesserte Temperaturbeständigkeit, Härte sowie Festigkeit auszeichnet. Interessanterweise kann dieses Filament auch im 3D-Druckvorgang bei Desktop-Druckern verwendet werden.
Die aus PA-CF- und PA-GF hergestellten Druckteile können bei vielen Applikationen Metallelemente erfolgreich ersetzen. Sie werden vor allem in der Flugzeugindustrie beim Bau von Teilen für unbemannte Flugzeuge eingesetzt. Sie eignen sich auch sehr gut als Material für die Herstellung von Produktionsanlagen.
Wenn Sie nicht wissen, welche Filamente für Ihr Projekt geeignet sind, können Sie es mit unseren Experten konsultieren: [email protected]
