Hochleistungs-3D-Druck erweitert sich für PEEK- und PEI-Anwendungen

In kritischen Sektoren wie der Luft- und Raumfahrt sowie bei medizinischen Geräten sind die Anforderungen an die Komponentenleistung außergewöhnlich hoch. Herkömmliche Fertigungsmethoden haben oft Schwierigkeiten, die kombinierten Anforderungen an Leichtbau, Hochtemperaturbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu erfüllen. Das Aufkommen von Hochleistungs-Kunststoffen wie PEEK (Polyetheretherketon) und PEI (Polyetherimid, im Handel als ULTEM bekannt) hat vielversprechende Lösungen für diese Herausforderungen geboten. Die effiziente und präzise Verarbeitung dieser Materialien stellt jedoch neue Hindernisse für Ingenieure dar.

Derzeit hat sich die 3D-Drucktechnologie, insbesondere das Fused Deposition Modeling (FDM), als potenziell transformative Lösung für die direkte Herstellung von PEEK- und PEI-Komponenten herauskristallisiert. PEEK ist aufgrund seiner außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften, Chemikalienbeständigkeit und Biokompatibilität in High-End-Anwendungen von großer Bedeutung. Während PEI im Vergleich zu PEEK eine etwas geringere Festigkeit aufweist, machen seine überlegene Dimensionsstabilität und Verarbeitbarkeit es zu einer idealen Alternative, insbesondere in kostenempfindlichen Anwendungen.

Das erfolgreiche Drucken von PEEK und PEI erfordert spezielle 3D-Druckausrüstung mit spezifischen Fähigkeiten:

• Hochtemperaturdruck: Der Drucker muss stabile Düsentemperaturen zwischen 350-400 °C aufrechterhalten, um ein ordnungsgemäßes Aufschmelzen des Materials und eine gute Schichthaftung zu gewährleisten.
• Temperaturkontrollierte Kammer: Eine Umgebung mit konstanter Temperatur ist unerlässlich, um das Verziehen und Reißen durch die Steuerung der Abkühlraten zu minimieren.

Der Markt bietet verschiedene PEEK/PEI-3D-Drucker, die von Desktop- bis zu Industriemodellen reichen:

• Desktop-Drucker: Kompakt und kostengünstig, geeignet für Prototypen und Forschung
• Industriesysteme: Bieten höhere Präzision, größere Bauvolumina und mehr Stabilität für Produktionsanwendungen

Bei der Auswahl der Ausrüstung sollten folgende Punkte berücksichtigt werden:

• Materialkompatibilität über PEEK/PEI hinaus (einschließlich ABS, Nylon, Polycarbonat und kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe)
• Anforderungen an die Druckqualität und -konsistenz
• Bedarf an Produktionsvolumen

Wichtige Prozessparameter, die optimiert werden müssen, sind:

• Drucktemperatur und -geschwindigkeit
• Schichthöhe und Fülldichte
• Abkühlraten und Umgebungsbedingungen

Nachbearbeitungstechniken können Folgendes umfassen:

• Glühen zur Reduzierung von inneren Spannungen und zur Verbesserung der Dimensionsstabilität
• Oberflächenbehandlungen (Sandstrahlen, Polieren) zur Verbesserung der Oberflächenqualität

Der Hochleistungs-3D-Druck mit PEEK und PEI eröffnet neue Möglichkeiten für Anwendungen mit technischen Kunststoffen. Durch sorgfältige Geräteauswahl, Prozessoptimierung und geeignete Nachbearbeitung können Hersteller Komponenten herstellen, die den anspruchsvollsten Anforderungen gerecht werden und den technologischen Fortschritt in verschiedenen Branchen vorantreiben. Da sich die 3D-Drucktechnologie ständig weiterentwickelt, werden PEEK und PEI in vielfältigen Anwendungen eine immer wichtigere Rolle spielen.