{"id":25131,"date":"2023-07-18T11:00:21","date_gmt":"2023-07-18T09:00:21","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=25131"},"modified":"2023-07-18T11:49:21","modified_gmt":"2023-07-18T09:49:21","slug":"pei-ultem-im-3d-druck-030820201","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/pei-ultem-im-3d-druck-030820201\/","title":{"rendered":"PEI \/ ULTEM\u00ae als Material f\u00fcr den 3D-Druck"},"content":{"rendered":"

In den letzten Jahren wurde die Verwendung von Hochleistungsthermoplasten<\/a> immer wichtiger in der 3D-Druckbranche, da der 3D-Druck l\u00e4ngst nicht mehr das Prototyping als Ziel hat, sondern auch in der Fertigung von Endprodukten immer wichtiger wurde. Somit sind die Anforderungen an 3D-Druckmaterialien<\/a> gestiegen und die Hochleistungsthermoplasten konnten sich immer weiter durchsetzen. Durch deren Eigenschaften stellen sie eine kosteng\u00fcnstige Alternative f\u00fcr bestimmte Metalle dar und finden daher Einsatz in Branchen wie der Medizintechnik oder der Luft- und Raumfahrt. Unter den Hochleistungsthermoplasten ist besonders die Familie der Polyaryletherketon (PAEK) bekannt, die hohen Temperaturen standhalten k\u00f6nnen. Wahrscheinlich sind Ihnen auch die Vertreter PEEK<\/a> und PEKK<\/a> gel\u00e4ufig. Eine deutlich kosteng\u00fcnstigere Alternative stellt Polyetherimid (PEI), auch bekannt unter dem kommerziellen Namen ULTEM\u00ae, dar, das h\u00e4ufig f\u00fcr den 3D-Druck in Filamentform in einer amorphen Struktur vorliegt und von bekannten Herstellern wie Stratasys angeboten wird. Werfen wir nun einen Blick auf die Hauptmerkmale von PEI\/ULTEM.<\/p>\n

PEI wurde bereits 1981 von Joseph G. Wirth entwickelt und von General Electric Plastics unter dem Handelsnamen ULTEM\u00ae auf den Markt gebracht, weshalb das Material PEI h\u00e4ufig damit in Verbindung gebracht wird. 2007 kaufte SABIC die Kunststoffpatente auf. Heute gibt es neben SABIC weitere Unternehmen, die ULTEM\u00ae vertreiben, seitdem das Patent 2009 ausgelaufen ist. Nichtsdestotrotz ist SABIC weiterhin der f\u00fchrende Hersteller (Stand: August 2020). Zwar \u00fcberzeugte ULTEM\u00ae durch dessen mechanischen Eigenschaften, jedoch wurde es erst durch das Aufkommen von FFF-Hochleistungsdruckern<\/a>\u00a0massen-tauglich. Grund hierf\u00fcr ist, dass der Extruder des 3D-Druckers 350 Grad oder mehr erreichen k\u00f6nnen muss, um das Filament zu schmelzen.<\/p>\n

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(Bild: GEWO3D)<\/p><\/div>\n

Herstellung und Eigenschaften von ULTEM\/PEI<\/h3>\n

ULTEM\u00ae ist eine Familie von amorphen thermoplastischen Materialien, die aus Polyetherimid (PEI) hergestellt werden. Eine seiner wichtigsten Eigenschaften ist seine Flammhemmung: Es weist eine hohe Flammenbest\u00e4ndigkeit, eine geringe Rauchentwicklung und eine geringe Toxizit\u00e4t auf. Diese Eigenschaften zeigen sich in sehr guten Ergebnissen bei FST-Tests (Flame, Smoke, Toxicity). ULTEM\u00ae besitzt daher eine hohe Best\u00e4ndigkeit gegen hohe Temperaturen, die durch einen relativen W\u00e4rmeindex (RTI) von bis zu 180 \u00b0C gekennzeichnet ist. ULTEM zeichnet sich au\u00dferdem durch eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und Dimensionsstabilit\u00e4t, eine gute Kriechbest\u00e4ndigkeit und eine hohe chemische Best\u00e4ndigkeit aus. Die verschiedenen ULTEM-Sorten verf\u00fcgen au\u00dferdem \u00fcber ein hohes Verh\u00e4ltnis von Gewicht zu Festigkeit und k\u00f6nnen aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften und ihrer hohen Bearbeitbarkeit sogar einige Metalle ersetzen. Diese Materialien gibt es in verschiedenen Farben, transparent oder opak. ULTEM-Werkstoffe behalten ihre Festigkeit und sind resistent gegen Spannungsrisskorrosion, wenn sie Auto- und Flugzeugfl\u00fcssigkeiten, aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, S\u00e4uren und schwachen w\u00e4ssrigen L\u00f6sungen ausgesetzt werden. ULTEM\u00ae 1010 weist eine hohe Zugfestigkeit, Festigkeit und Haltbarkeit auf. Es ist biokompatibel und nach NSF 51 f\u00fcr den Kontakt mit Lebensmitteln zertifiziert. Au\u00dferdem kann es auch dampfsterilisiert werden.<\/p>

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Erw\u00e4hnenswert sind auch die ULTEM-Copolymere, die eine noch h\u00f6here Temperaturbest\u00e4ndigkeit aufweisen und sich an unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der chemischen Eigenschaften und der Elastizit\u00e4t anpassen lassen. SABIC hat au\u00dferdem eine erneuerbare Produktreihe mit ISCC+-Zertifizierung auf den Markt gebracht. Diese ULTEM-Sorten, die aus Abf\u00e4llen und Reststoffen entwickelt wurden, weisen eine ebenso hohe Leistung und Verarbeitbarkeit auf wie die aus fossilen Brennstoffen hergestellten Materialien. Mitte 2023 werden erneuerbare ULTEM-Materialien mehr als ein Viertel der von SABIC angebotenen ULTEM-Materialien ausmachen.
\nSABIC bietet heute 140 ULTEM\u00ae-Sorten an. Besonders hervorzuheben ist ULTEM\u2122 9085 CG, das in der Luft- und Raumfahrtindustrie f\u00fcr die Innenausstattung von Kabinen, aber auch im Eisenbahnbereich eingesetzt wird. ULTEM HU1010 wird f\u00fcr medizinische Ger\u00e4te und pharmazeutische Anwendungen verwendet und ist biokompatibel.<\/p>\n

ULTEM\/PEI im 3D-Druckverfahren<\/h3>\n
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Ein 3D-gedrucktes Teil, das f\u00fcr den Weltraum entwickelt wurde (Bildnachweis : Stratasys)<\/p><\/div>\n

Beim Drucken von ULTEM\u00ae ist das Temperaturmanagement von entscheidender Bedeutung. Die Temperatur in der Kammer muss konstant gehalten werden, da es sonst zu Unregelm\u00e4\u00dfigkeiten kommen kann und die Haftung der einzelnen Schichten beeintr\u00e4chtigt wird. Die Glas\u00fcbergangstemperatur, bei der ein amorphes Polymer von einem harten\/glasartigen Zustand in einen weichen\/gummiartigen Zustand \u00fcbergeht und umgekehrt, ist bei ULTEM sehr hoch und kann bei ULTEM1010 bis zu 217 \u00b0C (185 \u00b0C bei ULTEM9085) betragen. Um ein optimales Ergebnis zu erzielen, sollte die Temperatur in der Druckkammer etwas unter der Glas\u00fcbergangstemperatur liegen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Teile die richtigen Ma\u00dfe haben und ihre mechanischen Eigenschaften erhalten bleiben. Eine zu niedrige Temperatur k\u00f6nnte dazu f\u00fchren, dass sich das Teil verzieht oder sogar rei\u00dft. Nach Abschluss des Druckvorgangs muss die Druckkammer langsam und gleichm\u00e4\u00dfig abgek\u00fchlt werden, damit auch die Abk\u00fchlung des Teils allm\u00e4hlich erfolgt.<\/p>\n

Anwendungsbereiche von ULTEM\/PEI<\/h3>\n

Wie bereits beschrieben, ist PEI in der Luft- und Raumfahrtindustrie<\/a> weit verbreitet, insbesondere ULTEM\u00ae 9085 aufgrund der oben genannten Eigenschaften. Au\u00dferdem wird es in der Automobil-<\/a>, Medizin-<\/a> und Lebensmittelindustrie, insbesondere bei der Gestaltung von K\u00fcchenutensilien, eingesetzt. Dieser Thermoplast wird auch h\u00e4ufig f\u00fcr Werkzeuge verwendet, sei es zur Konstruktion von Formen, Vorrichtungen oder verschiedenen Befestigungselementen. Beispielsweise verwendet der Flugzeughersteller Bombardier dieses Material zur Herstellung seiner kundenspezifischen Werkzeuge, zur Anpassung von Komponenten auf seinen Produktionslinien und auch zur Herstellung von Fertigteilen f\u00fcr seine Z\u00fcge.<\/p>\n

\"ULTEM\u00ae\"

SABIC hat einen Support f\u00fcr ULTEM\u00ae entwickelt<\/p><\/div>\n

Auf der Herstellerseite liefert SABIC das Rohmaterial f\u00fcr ULTEM. Das Unternehmen stellt seine eigenen Filamente f\u00fcr die additive Fertigung<\/a> her: Historisch gesehen waren sie nur mit der Maschinenreihe von Stratasys kompatibel, aber seit einigen Jahren ist SABIC weitere Partnerschaften eingegangen, wie mit Roboze, das das ULTEM\u2122-Filament AM9085F drucken kann. Einige Hersteller bieten ihre eigenen Filamente an, wie KIMYA, 3DXTech oder 3D4Makers.<\/p>\n

Schlie\u00dflich sollten Sie wissen, dass der Hersteller SABIC, falls Sie vorhaben, mit ULTEM\u00ae zu drucken, ein abnehmbares St\u00fctzfilament, AMS31F, auf den Markt gebracht hat, das leichter zu entfernen ist als andere St\u00fctzmaterialien, die oft erst erw\u00e4rmt werden m\u00fcssen. So kann das Werkst\u00fcck alle seine mechanischen Eigenschaften behalten und der Benutzer spart wertvolle Zeit.<\/p>\n

Im Vergleich zu PEEK<\/a>, ist PEI deutlich kostenf\u00fcnstiger: Ein Kilo kostet 150 Euro, w\u00e4hrend man f\u00fcr die gleiche Menge an PEEK mindestens 300 Euro aufwenden muss. Es ist ein Material, das den Vorteil hat, f\u00fcr eine Reihe von Luft- und Raumfahrtanwendungen zertifiziert zu sein, die sehr standardisierte Anforderungen erf\u00fcllen. PEI weist jedoch eine geringere Schlagz\u00e4higkeit und Temperaturbest\u00e4ndigkeit auf.<\/p>\n

Haben Sie bereits Erfahrungen mit ULTEM\u00ae\/PEI gemacht? Lassen Sie uns gerne einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook<\/a>\u00a0oder\u00a0\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0\u00a0mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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