{"id":27981,"date":"2023-08-09T11:00:33","date_gmt":"2023-08-09T09:00:33","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=27981"},"modified":"2023-08-09T11:20:44","modified_gmt":"2023-08-09T09:20:44","slug":"pesu-materialeigenschaften-in-der-additiven-fertigung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/pesu-materialeigenschaften-in-der-additiven-fertigung\/","title":{"rendered":"PESU: Materialeigenschaften in der additiven Fertigung"},"content":{"rendered":"

Das zur Sulfonfamilie geh\u00f6rende Polyethersulfon, kurz PESU, ist ein Hochleistungskunststoff<\/a>, der \u00fcber ein einzigartiges Profil in der Familie der Thermoplaste aufweist. Es ist ein sehr hitzebest\u00e4ndiges, amorphes Polymer, das zwar f\u00fcr viele Branchen interessante Eigenschaften aufweist, in der Welt der additiven Fertigung<\/a> aber noch wenig bekannt ist. PESU kann in Form von Filamenten, Pulvern und Spritzgussgranulaten erworben werden. Granulat in Spritzgussqualit\u00e4t weist in der Regel eine h\u00f6here Materialreinheit auf und erm\u00f6glicht so den Druck von Funktionsteilen in der Rohform von PESU.<\/p>\n

Damit sind die gleichen Standards und Zertifizierungen wie beim Spritzgussmaterial erreichbar, so dass auch hier ein Hochleistungsmaterial angeboten werden kann, das sich ideal f\u00fcr Hersteller eignet. Ein bemerkenswerter Akteur in diesem Bereich ist das franz\u00f6sische Unternehmen Pollen AM, ein Pionier bei der Verwendung von PESU-Granulat f\u00fcr die additive Fertigung. Ihre umfangreichen Forschungsarbeiten haben wertvolle Erkenntnisse \u00fcber die Eigenschaften des Materials geliefert. Doch was genau sind diese Eigenschaften und was macht PESU zu einem so attraktiven Material f\u00fcr die AM-Industrie?<\/p>\n

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Chemische Struktur des Kunststoffs (PESU).<\/p><\/div>\n<\/div>\n

Herstellung und Merkmale von PESU<\/h3>\n

Polyethersulfon ist besonders f\u00fcr seine thermischen Eigenschaften bekannt: Es h\u00e4lt sehr hohen Temperaturen stand (bis zu 220\u00b0C), sogar in einer fl\u00fcssigen und dampff\u00f6rmigen Umgebung bis zu 170\u00b0C. Es weist feuer- und rauchbest\u00e4ndige Eigenschaften auf, die es zu einem bevorzugten Material f\u00fcr die Luft- und Raumfahrt<\/a>, den Schienenverkehr und die Automobilindustrie<\/a> machen. Das Material beginnt sich bei Temperaturen \u00fcber 400 \u00b0C zu zersetzen, wobei die Verbrennung zwischen 475 und 575 \u00b0C einsetzt. Zus\u00e4tzlich zu diesem einzigartigen thermischen Profil ist PESU lebensmittelsicher, kann sehr hohen Belastungen standhalten und weist gute elektrische Isolations- und dielektrische Eigenschaften auf.<\/p>

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PESU wird in der Regel durch ein Stufenpolymerisationsverfahren hergestellt, bei dem Monomere, die funktionelle Ether- und Sulfongruppen enthalten, miteinander reagieren und lange Polymerketten bilden. Die wichtigsten Monomere f\u00fcr die PESU-Synthese sind 4,4\u2032-Dihydroxybiphenylsulfon (BPS) und 4,4\u2032-Difluordiphenylsulfon (DFDPS), die in Gegenwart eines Katalysators und eines L\u00f6sungsmittels umgesetzt werden. Der Polymerisationsprozess f\u00fchrt zu einem Polymer mit hohem Molekulargewicht und linearer Struktur.<\/p>\n

Polyethersulfon (PESU) ist ein bemerkenswertes Material mit einer Reihe von au\u00dfergew\u00f6hnlichen Eigenschaften. Wie bereits erw\u00e4hnt, weist es eine hohe thermische Stabilit\u00e4t auf, die es ideal f\u00fcr Hochtemperaturanwendungen macht. PESU zeichnet sich auch durch eine ausgezeichnete chemische Best\u00e4ndigkeit aus, die es gegen verschiedene S\u00e4uren, Basen und organische L\u00f6sungsmittel unempfindlich macht, selbst bei starker chemischer Belastung. Aufgrund seiner hohen mechanischen Festigkeit und Steifigkeit eignet es sich f\u00fcr Anwendungen, die strukturelle Integrit\u00e4t und Tragf\u00e4higkeit erfordern. Dar\u00fcber hinaus beh\u00e4lt PESU seine Dimensionsstabilit\u00e4t auch unter extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen und wechselnden Umgebungen bei.<\/p>\n

Es weist gute elektrische Isolationseigenschaften auf, was es zu einer zuverl\u00e4ssigen Wahl f\u00fcr elektrische und elektronische Komponenten macht. Da PESU von Natur aus schwer entflammbar ist, erf\u00fcllt es die verschiedenen Brandschutznormen, ohne dass zus\u00e4tzliche flammhemmende Zus\u00e4tze erforderlich sind. Aufgrund seiner hervorragenden optischen Klarheit kann es in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen Transparenz erforderlich ist. Bis zu einem gewissen Grad ist PESU biokompatibel und wurde bereits in bestimmten gesundheitlichen und medizinischen\u00a0Anwendungen<\/a> eingesetzt. Insgesamt machen die au\u00dfergew\u00f6hnlichen Eigenschaften von PESU es in verschiedenen Branchen wertvoll.<\/p>\n

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Dank seiner hohen mechanischen Festigkeit und Steifigkeit eignet sich PESU f\u00fcr Anwendungen, die strukturelle Integrit\u00e4t und Tragf\u00e4higkeit erfordern (Bild: Gerdau Graphene)<\/p><\/div>\n

3D-Druck mit PESU<\/h3>\n

PESU ist ein amorphes Material und hat daher eine ungeordnete Molekularstruktur. Im Gegensatz zu einem teilkristallinen Material ist es vergleichsweise leicht zu formen, da es bei der Temperatur weniger Kontraktions- und Ausdehnungseffekte erf\u00e4hrt. Sein Schmelzpunkt liegt zwischen 340 und 390\u00b0C. Diese beiden Eigenschaften machen es zu einem idealen Material f\u00fcr die additive Fertigung.<\/p>\n

PESU erm\u00f6glicht den Herstellern den 3D-Druck komplexer Teile, und die Tatsache, dass es hitze-, feuer- und rauchbest\u00e4ndig ist, ist besonders in bestimmten Branchen von Vorteil. Im Vergleich zu PEI<\/a> (dessen bekannteste Marke ULTEM ist), das heute in Form von Filamenten erh\u00e4ltlich ist, hat PESU nicht nur bessere Eigenschaften, sondern ist auch preiswerter. Dar\u00fcber hinaus hat Polyethersulfon eine deutlich geringere Feuchtigkeitsaufnahme und ist daher eine durchaus erw\u00e4genswerte Alternative. Allerdings kann es schwierig sein, das Material speziell an den FDM-Druck<\/a> anzupassen und obwohl es derzeit von einigen Materialherstellern angeboten wird, sollte beachtet werden, dass es bei der Umwandlung in ein Filament oft die Eigenschaften verliert, die es \u00fcberhaupt erst attraktiv machen.<\/p>\n

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Der Haushaltsger\u00e4tehersteller De’Longhi verwendet Polyethersulfon (PESU) von BASF f\u00fcr den oberen Kolben der Br\u00fcheinheit einer Kaffeemaschine (Bildnachweis: BASF)<\/p><\/div>\n

Anwendungen von Polyethersulfon<\/h3>\n

Dank seiner au\u00dfergew\u00f6hnlichen thermischen Eigenschaften findet 3D-gedrucktes PESU in einer Vielzahl von Branchen Anwendung. Es ist besonders im Transportsektor beliebt, wie der Luft- und Raumfahrt<\/a> und im Schienenverkehr, aber auch in der Automobilindustrie<\/a>, in der Elektronik, in der Medizin<\/a> und in der Konsumg\u00fcterindustrie. Es wird h\u00e4ufig f\u00fcr die Herstellung von Flugzeugkomponenten, Automobilteilen, elektrischen Anschl\u00fcssen, Filtermembranen und medizinischen Ger\u00e4ten verwendet. Seine Vielseitigkeit, Festigkeit und Best\u00e4ndigkeit gegen hohe Temperaturen und Chemikalien machen PESU zu einem wertvollen Werkstoff f\u00fcr anspruchsvolle technische Anwendungen. Da es gegen Fl\u00fcssigkeiten, Fette und Benzin best\u00e4ndig ist, eignet es sich auch f\u00fcr die Herstellung von Sonden zur \u00d6lstandskontrolle. PESU wird au\u00dferdem auch f\u00fcr die Herstellung von pers\u00f6nlicher Schutzausr\u00fcstung verwendet.<\/p>\n

Schlie\u00dflich wird PESU h\u00e4ufig als Ersatz f\u00fcr die Familie der Polyamide und insbesondere f\u00fcr Polycarbonat<\/a> verwendet. Es bietet eine gute Transparenz, ist lebensmittelsicher und sterilisierbar. Zu beachten ist jedoch, dass PESU nicht flexibel ist. Obwohl es derzeit kein weit verbreitetes Material f\u00fcr den 3D-Druck ist, gibt es mehrere Unternehmen, die PESU anbieten. Aufgrund seiner beeindruckenden Eigenschaften ist es wahrscheinlich, dass es in naher Zukunft verst\u00e4rkt eingesetzt wird, da vor allem die Luft- und Raumfahrt- sowie die Automobilindustrie beginnen, den 3D-Druck f\u00fcr die Herstellung von Endverbrauchsteilen zu nutzen.<\/p>\n

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Verst\u00e4rktes PESU-Harz wird zu einer beliebten Option f\u00fcr Automobilkomponenten und ersetzt allm\u00e4hlich herk\u00f6mmliche Metall- und Duroplastmaterialien. (Bild: SpecialChem 2023)<\/p><\/div>\n

Hersteller und Preise<\/h3>\n

Mehrere Hersteller produzieren PESU und bieten unterschiedliche Qualit\u00e4ten und Formulierungen an, die auf verschiedene industrielle Anwendungen zugeschnitten sind. Zu den bekannten Herstellern von PESU geh\u00f6ren Pollen AM, Solvay, BASF, Victrex, Ensinger und SABIC. Diese Unternehmen sind f\u00fcr die Herstellung hochwertiger technischer Thermoplaste bekannt und bieten auch PESU in ihrem Produktportfolio an. Was die Preisgestaltung angeht, so k\u00f6nnen die Kosten f\u00fcr PESU je nach Sorte, Abnahmemenge und Lieferant variieren. Im Allgemeinen wird PESU aufgrund seiner au\u00dfergew\u00f6hnlichen Eigenschaften und Leistungsmerkmale als ein teurerer technischer Thermoplast angesehen. Die Preise k\u00f6nnen je nach Sorte und Lieferant zwischen etwa 35 und 100 \u20ac oder mehr pro Kilogramm liegen.<\/p>\n

Es ist wichtig zu ber\u00fccksichtigen, dass sich die Preise im Laufe der Zeit aufgrund von Schwankungen bei den Rohstoffkosten, der Marktnachfrage und anderen Faktoren \u00e4ndern k\u00f6nnen. Um die aktuellsten und genauesten Preisinformationen zu erhalten, empfiehlt es sich, direkt mit dem jeweiligen Hersteller oder Vertragsh\u00e4ndler Kontakt aufzunehmen. Au\u00dferdem ist es ratsam, die Preise mehrerer Quellen zu vergleichen, um das beste Preis-Leistungs-Verh\u00e4ltnis f\u00fcr die beabsichtigte Anwendung sicherzustellen.<\/p>\n

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*Titelbildnachweis: Medical Plastics News<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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