Werfen wir einen Blick auf die wichtigsten Eigenschaften von ULTEM® Polyetherimidharzen und untersuchen wir ihre Verwendung im 3D-Druck.
Polyetherimidharze: Was sind sie?
ULTEM® Polyetherimidharz, PEI, ist ein amorphes Hochleistungspolymer, das sich durch hervorragende thermische Eigenschaften, gute chemische Beständigkeit, inhärente Flammwidrigkeit und außergewöhnliche Dimensionsstabilität auszeichnet.
Die ULTEM-Familie umfasst verschiedene Typen von Harzen, die wir nun gemeinsam betrachten.
Die ULTEM®-Reihe
Neben der ULTEM® 1000-Serie gibt es noch weitere Typen auf dem Markt:
- ULTEM® 1000 Harze Basispolymer
- ULTEM® 2000 Harze
- ULTEM® 3000 Harze
- ULTEM® 4000 Harze
- ULTEM® CRS 5000 Harze
- ULTEM® Harze 6000
- ULTEM® 7000 Harze
- ULTEM® 9000 Harze
- ULTEM® ATX-Harze (Polyetherimid/Polycarbonat-Polyester-Gemisch)
Die wichtigsten Eigenschaften der ULTEM® 1000 Harzbasis
ULTEM® 1000 Harz hat eine Reihe von Schlüsseleigenschaften:
- Hohe Langzeit-Hitzebeständigkeit mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von 217°C, HDT/Ae von 190°C und einem relativen thermischen Index (RTI) von 170°C
- Intrinsische Flammwidrigkeit mit geringer Rauchentwicklung, konform mit ABD-, FAR- und NBS-Normen
- Ausgezeichnete Dimensionsstabilität (geringe Empfindlichkeit gegenüber creep und niedriger einheitlicher Wärmeausdehnungskoeffizient)
- Außergewöhnliche Festigkeit und Modul bei erhöhten Temperaturen
- Beständigkeit gegen eine breite Palette von Chemikalien, z. B. Kfz-Flüssigkeiten
- wie Kraftfahrzeugflüssigkeiten, vollhalogenierte Kohlenwasserstoffe, Alkohole
- Vollhalogenierte Kohlenwasserstoffe, Alkohole und wässrige Lösungen
Das Basispolymer ULTEM® 1000 hat eine transparente bernstein-braune Farbe, wird durch Polykondensation hergestellt und hat die folgende chemische Struktur:
Typische Anwendungen von ULTEM® 1000 Harz
- Medizinische Anwendungen
- Luft- und Raumfahrt
- Automobilindustrie
- Kfz-Beleuchtung
- Verbindungselemente
- Gegossene Schaltungsträger (MIDs)
- Elektrotechnik und Beleuchtung
- HVAC / Flüssigkeitshandhabung
- Tafelgeschirr / Catering
ULTEM® 2000-Harze
Glasfaserverstärkt
Höhere Steifigkeit im Vergleich zu ULTEM® 1000 Harz
Bessere Dimensionsstabilität als ULTEM® 1000-Harz
Verfügbarkeit von niedrigviskosen Typen
ULTEM® 3000 Harze
Glas- und mineralgefüllt
Hohe Festigkeit
Bessere Dimensionsstabilität als ULTEM® 2000 Serie
ULTEM® 4000 Harze
Abriebfestigkeit
Reduzierter Reibungskoeffizient
Unverstärkte und glasverstärkte Typen
ULTEM® CRS 5000 Serie Harz
Bessere chemische Beständigkeit im Vergleich zu ULTEM® 1000 Harz
Bessere Beständigkeit gegen in der Luftfahrt verwendete Hydraulikflüssigkeiten als ULTEM® 1000 Harz
Unverstärkte und glasverstärkte Typen
ULTEM® 6000-Harze
Höchste Hitzebeständigkeit aller ULTEM® Harze
ULTEM® 7000-Harze
Verstärkt mit Kohlenstofffasern
Außergewöhnliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
Der höchste Modulus aller ULTEM® Harze
ULTEM® 9000-Harze
Erfüllt die Vorschriften der Luftfahrtindustrie (ABD, FAR, OSU und NBS)
Wird mit individueller Chargenzertifizierung geliefert
Unverstärkte und glasverstärkte Typen
Qualitäten für Extrusion und Spritzguss
ULTEM® ATX-Harze (Polyetherimid/Polycarbonat-Polyester-Gemisch)
Mittlere thermische Leistung
ULTEM® ATX 100 Harz bietet eine höhere Schlagzähigkeit als ULTEM® 1000 Harz
Sehr hohe Fließfähigkeit im Vergleich zu ULTEM® 1000 Harz
Metallisierbar ohne Primer
Verfügbarkeit von Typen, die für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet sind
Welche Arten von ULTEM-Harzen werden im FDM-3D-Druck verwendet?
Für den 3D-Druck werden vor allem ULTEM 1010 und ULTEM 9085 verwendet.
ULTEM 1010
ULTEM 1010 ist eines der stärksten Materialien in der FDM-Familie der Thermoplaste. Dieser ULTEM-Typ weist eine hervorragende mechanische und thermische Beständigkeit auf, so dass er in Dampfautoklaven verwendet werden kann, ohne zu brechen.
ULTEM 1010 ist ein selbstverlöschendes Material (V0) und hält Temperaturen von bis zu 216 °C stand. Außerdem ist es biokompatibel (ISO 10993/USP Class VI) und für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet (NSF 51). Dank dieser besonderen Eigenschaften ist ULTEM 1010 ideal für den Einsatz in hochentwickelten Geräten in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Medizin- und Lebensmittelindustrie.
ULTEM 9085
ULTEM 9085 hat eine geringere Biegefestigkeit, was es dehnbarer, aber dennoch fest macht.
Es ist ein leichtes, hochfestes und vollständig selbstverlöschendes Material. Seine Hauptmerkmale sind seine hohe Chemikalien- und Wärmebeständigkeit sowie seine ausgezeichnete Zug- und Biegefestigkeit.
ULTEM 9085 ist speziell für die Flammwidrigkeit nach UL 94 VO formuliert und ist außerdem ein FST-zertifiziertes Material (Flame, Smoke, Toxicity).
Prototypen aus ULTEM® 9085 eignen sich für Funktionstests unter extremen Bedingungen, die hohe Leistung, Chemikalienbeständigkeit und den Einsatz bei hohen Temperaturen erfordern. Daher gibt es Anwendungen in Sektoren, in denen die Leistung des Materials entscheidend ist, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt (FAR-Zertifikat 25.853) und in der Luftfahrt sowie im Rennsport.
In einigen Fällen kann es Aluminium ersetzen, da es ein leichteres und gleichzeitig extrem starkes Material ist.
Ob für Funktionsprototypen oder Endanwendungen, die Festigkeit von ULTEM-Harz und die bestehenden Zertifizierungen machen es zu einer guten Wahl für eine Vielzahl von Teilen.
Wie druckt man ULTEM-Hochleistungsthermoplaste?
Um ULTEM-Filamente zu drucken, benötigen Sie einen 3D-Drucker, der die additive Fertigung bei hohen Temperaturen unterstützt. Im Handel sind zum Beispiel verschiedene Drucker erhältlich:
|
Marke |
Produkt |
Druckvolumen |
MAX. EXTRUSIONSTEMPERATUR |
MAX. DRUCKBETT-TEMPERATUR |
MAX. TEMPERATUR DER WARMKAMMER |
|
Apium |
P220 |
205 × 155 × 150 mm |
540°C |
160°C |
180°C |
|
3ntr |
Spektral 30 |
300 × 300 × 300 mm |
500°C |
300°C |
250°C |
|
CREATBOT |
PEEK-300 |
300 x 300 x 400 mm |
500°C |
200°C |
120°C |
|
INTAMSYS |
FUNMAT PRO 410 |
305 × 305 × 406 mm |
450°C |
160°C |
90°C |
|
Stratasys |
Fortus 450mc |
406 × 355 × 406 mm |
450°C |
350°C |
350°C |
|
3DGence |
INDUSTRIE F421 |
380 × 380 × 420 mm |
500°C |
180°C |
195°C |
|
Roboze |
ARGO 500 |
500 × 500 × 500 mm |
550°C |
- |
180°C |
|
3DXTECH |
Getriebe™ HT2 |
457 x 457 x 810mm |
500ºC |
- |
250ºC |
Hinweis: Weltweit gibt es fast 100 Druckermodelle, die PEEK und PEI sowie andere Hochleistungsmaterialien in 3D drucken können. Dies ist eine illustrative Liste. Die Produkte in der Tabelle sind nach Druckvolumen klassifiziert (niedrig bis hoch).
Aber kann ULTEM-Harz auch für andere Dinge im 3D-Druck verwendet werden?
Aufgrund ihrer Eigenschaften können ULTEM-Harze auch als Komponenten für 3D-Drucker verwendet werden. Insbesondere PEI kann als Deckschicht für die Druckflächen von FDM-3D-Druckern verwendet werden.
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Bildquelle: SABIC, Stratasys
