Desktop-3D-Drucker sind hauptsächlich Geräte für Verbraucher oder Unternehmen der Einstiegsklasse. Sie werden normalerweise für das Prototyping und den Einsatz am Schreibtisch hergestellt. Industrielle 3D-Drucker (Additive Manufacturing Machines) werden für die Fertigung verwendet, normalerweise in industriellen Umgebungen. Mit Fused Deposition Modeling (FDM, auch FFF genannt) entsteht eine neue Kategorie von Hochtemperatur-3D-Druckern, die diese ehemals disparaten Systemgruppen fusioniert. Dies sind Hochtemperatur-3D-Drucker, die in der Lage sind, technische Hochleistungskunststoffe wie PEEK und PEI herzustellen.
Was ist ein Hochtemperatur-3D-Drucker?
Diese Kategorie von Maschinen ist sehr neu. Es gibt viel mehr Leute, die sagen, dass sie eine Hochtemperaturmaschine haben, als tatsächlich eine haben.
Im Wesentlichen, um ein Hochtemperatur-3D-Drucker zu sein:
- die Betttemperatur muss 150°C oder mehr betragen
- Die Umgebungstemperatur muss mindestens 150 C betragen
- eine dauerhafte Düsentemperatur von über 450 C muss erreichbar sein
- Auch die Kammertemperaturen sollten kontrollierbar und möglichst konstant sein.
Es reicht nicht aus, nur eine Düse zu haben, die bei über 350 C extrudieren kann. Materialien wie die der PEAK-Familie sind sehr schwierig zu verarbeiten. PEI, PEEK, PEKK, PEK, PPSU und andere ähnliche Hochleistungskunststoffe werden ohne gute Kammertemperaturkontrolle nicht richtig extrudiert. Weitere Informationen zum ordnungsgemäßen 3D-Druck von PEEK und PEAK s finden Sie in diesem Beitrag. Weitere Informationen zum 3D-Druck von PPSU finden Sie in diesem Beitrag.
Eine Spule PEEK-Filament.
Da diese Materialien schwierig zu verarbeiten sind, führt die bloße Düsentemperatur nicht zu richtig kristallisierten und gebauten Teilen. Ihre Builds werden scheitern, wenn Ihre Kammer und Temperaturen nicht gut kontrolliert werden. Darüber hinaus haben Hochtemperatur-3D-Drucker oft hochwertigere Komponenten und Materialien als Desktop-3D-Drucker. Dies liegt teilweise an den erhöhten Temperaturen und auch an den Anwendungen, für die diese Drucker verwendet werden. Viele Hochtemperatur-3D-Drucker werden für die Fertigung verwendet und benötigen daher höhere Toleranzen und eine höhere Leistung als Desktop-Systeme. Hochtemperatur-FDM-Drucker sind kein neues Phänomen. Stratays verkauft seit einigen Jahren seine Fortus-Systemreihe. Neu ist, dass es mittlerweile rund 15 Anbieter gibt, die verschiedene Hochtemperatur-3D-Drucker auf den Markt bringen, um mit ihnen in der Fertigung zu konkurrieren. Unternehmenskunden fertigen jetzt auch Teile für die Luft- und Raumfahrt und andere Teile mit Hochtemperaturmaschinen in großem Maßstab.
Warum sind Hochtemperatur-3D-Drucker wichtig?
Desktop-3D-Drucker werden im Allgemeinen nicht für kritische Anwendungen und Teile verwendet, Hochtemperaturmaschinen jedoch. Diese Maschinen werden in Medizin- und Luft- und Raumfahrtanwendungen für Endverbraucherteile eingesetzt. Tatsächliche Drohnen-, Flugzeug-, Raketen- und Formel-1-Autoteile werden mit diesen Materialien und Maschinen hergestellt. Entscheidend sind Toleranzen, Maßhaltigkeit und Eigenschaften der Teile. Wenn Ihr Yoda ausfällt, wen kümmert es, wenn ein Flugzeugteil ausfällt, werden sich viele Leute darum kümmern. Diese Maschinen sind führend bei der Verwendung von 3D-gedruckten Teilen in der Luft- und Raumfahrt und anderen Anwendungen. 3D-gedruckte Teile aus PEEK, PEKK, PPSU und PEI (Ultem) ersetzen Stahl- und andere Metallteile in unternehmenskritischen Anwendungen. 3D-gedruckte Hochleistungskunststoffe werden verwendet, um bei Flugzeugen, Satelliten und Raketen der nächsten Generation Gewicht zu sparen. Hochtemperatur-3D-Drucker sind kein Hype, sondern echte Produktionsmaschinen.
PPSU 3D-Druckfilament.
Was kann ein Hochtemperatur-3D-Drucker?
Im Wesentlichen handelt es sich um 3D-Drucker, die halbkristalline Hochleistungskunststoffe wie PEAKs und PEI kohärent extrudieren können. PEAK ist ein Familienname für Polymere wie PEKK und PEEK. PEAK (Polyaryletherketon)-Materialien umfassen PEK ( Polyetherketon) , PEKK ( Polyetherketonketon) , PEEK ( Polyetheretherketon) und PEKEKK ( Polyetherketonetherketonketon) . PEEK ist das bekannteste dieser Materialien und wird oft fälschlicherweise als Familienname für alle verwendet. Auf diesen Maschinen können auch technische Hochleistungskunststoffe wie amorphes PPSU und PEI in 3D gedruckt werden. PEI (Polytherimid) wird auch Ultem (Handelsname von Sabic) genannt. Dieses amorphe Material ist FAA-zertifiziert und wird häufig an Bord von Verkehrsflugzeugen oder Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt verwendet. Es gibt viele PEAK-Qualitäten, und einige werden für Implantate im Körper verwendet, andere für Flugzeuge und wieder andere für hochleistungstechnische Anwendungen. PPSU (das auch als PPSF bezeichnet wird, aber als Polyphenylsulfon bekannt ist) ist ein Material, das sterilisiert und in einen Autoklaven gegeben werden kann. Im Allgemeinen gibt es viele verschiedene Qualitäten für diese Materialien. Wir werden an einem Punkt einen weiteren Beitrag darüber schreiben, wann man welches verwendet.
Was sind technische Kunststoffe?
Technische Kunststoffe sind nicht nur Marketing-Hokuspokus. Bei den Kunststoffen haben wir Standard-Thermoplaste (auch Bulk genannt) wie PP (Polypropylen) und PS (Polystyrol). Eine spätere Generation von Kunststoffen wird als technische Kunststoffe bezeichnet. Diese technischen Kunststoffe haben bessere mechanische und thermische Eigenschaften als Massenkunststoffe. PA (Polyamide) wie PA 6,6, PA 11 und PA 12 sind zäh und langlebig. Diese Materialien wurden auch von Polymerunternehmen entwickelt, gemischt und hergestellt und gekennzeichnet. Für diese Materialien werden Marken wie Rilsan und Zytel verwendet. Andere Beispiele für technische Kunststoffe sind POM (Polyoxymethylen, besser bekannt als Acetal) und PC (Polycarbonat).
Eine Spule PEI (Ultem) Filament.
Was sind Hochleistungskunststoffe?
Hochleistungspolymere sind Kunststoffe, die bessere thermische oder mechanische Eigenschaften als technische Kunststoffe aufweisen. Generell halten diese Kunststoffe Betriebstemperaturen von über 150 C stand. Einige dieser Materialien weisen eine hervorragende Beständigkeit gegen Chemikalien, Säuren und Lösungsmittel auf. Wo Massenkunststoffe billig sind und für leistungsschwache Einwegartikel (Plastiktüten) verwendet werden, werden technische Kunststoffe für Teile verwendet, die längere Zeit funktionieren müssen (Autoteile), und Hochleistungskunststoffe werden für Dinge verwendet, die lange funktionieren müssen sehr anspruchsvolle Bedingungen (Flugzeuge, F1-Autos). Wo Massenkunststoffe billig und zu vielen Dingen formbar sind, können technische Kunststoffe der Welt besser standhalten und Hochleistungskunststoffe werden für kritische Anwendungen gebaut. Unsere Werkstoffe PEEK , PEEK CF , PEKK , PEI und PPSU gehören zu dieser Kunststoffgruppe. Und damit diese Materialien richtig in 3D gedruckt werden können, benötigen Sie einen Hochtemperatur-3D-Drucker.
Warum sind Hochleistungskunststoffe wichtig?
Polymere sind im Vergleich zu Metallen sehr leichte Materialien. Ihre Dauerbetriebstemperaturen und -festigkeiten sind auch viel niedriger als bei Metallen. Was wäre, wenn Sie Hochleistungskunststoffteile herstellen könnten, die so stark wie Metallteile, aber deutlich leichter sind? Nun, wenn das der Fall wäre, würde Ihr Plan schneller oder länger fliegen; Ihr Auto würde mit einer Tankfüllung weiterfahren, Ihre UPS-Sendung wäre billiger usw. Geringes Gewicht wird als Nischenthema angesehen. Aber Industrie ist das allgemeine Herstellen und Herumschleppen von Sachen. Wenn alles auf der Welt leichter wird, ändert sich alles. Dinge leichter zu machen, verändert die Wirtschaftlichkeit und Rentabilität von Industrien grundlegend. Ein Material wie PEEK oder PEI (kann in einigen Fällen) in einem Verkehrsflugzeug ein Metallteil ersetzen, wodurch Gewicht im Flugzeug eingespart wird. Ein effizienteres Flugzeug, das einen Passagier billiger von einem Ort zum nächsten bringen kann, kann eine Fluggesellschaft wettbewerbsfähiger machen als diejenigen, die auf derselben Strecke mit älteren Flugzeugen fliegen. Leichtere Flugzeuge mit besseren Sitzmeilen treiben also die Verkehrsflugzeugindustrie an. Wenn dieses Teil dann auch durch 3D-Druck optimiert werden kann, auf Abruf ohne Lager gedruckt und neue Funktionen integriert werden können, dann ist der 3D-Druck von Hochleistungskunststoffen eine sehr interessante Angelegenheit. Die breitere Verwendung von Hochleistungskunststoffen kann bestimmte Akteure in bestimmten Branchen viel wettbewerbsfähiger machen als andere. Der kohärente, sichere und kosteneffiziente Einsatz dieser Polymere durch 3D-Druck kann eine große Quelle der Wettbewerbsfähigkeit sein.
Elritzen inmitten von Walen
Die 3D-Druckindustrie selbst erwirtschaftet jährlich etwa 10 Milliarden US-Dollar Umsatz. Airbus hat einen Jahresumsatz von 66 Milliarden US-Dollar. Boing hat 94 Milliarden Dollar. Wenn wir uns also nur die kommerzielle Luftfahrtindustrie ansehen, dann kann ein kleiner Teil unserer Branche eine große Rolle in einem viel größeren spielen. PEEK, PEI, PEKK und PPSU können auch in anderen industriellen Anwendungen und im Weltraum eingesetzt werden. Unser PEEK, verschiedene PEI-Typen und Carbon PEEK werden bereits in Hochleistungsanwendungen in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. So finden wir uns als klitzekleines Unternehmen in Haarlem wieder, eine Elritze inmitten der Wale.
