{"id":59243,"date":"2024-10-16T00:01:14","date_gmt":"2024-10-15T22:01:14","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=59243"},"modified":"2024-10-15T17:26:51","modified_gmt":"2024-10-15T15:26:51","slug":"ersatz-von-metall-durch-hochleistungspolymere-in-industriellen-anwendungen-161020241","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/ersatz-von-metall-durch-hochleistungspolymere-in-industriellen-anwendungen-161020241\/","title":{"rendered":"Hochleistungspolymere ersetzen Metall in industriellen Anwendungen"},"content":{"rendered":"

In der traditionellen Fertigung wird Metall<\/a> u. a. f\u00fcr seine Festigkeit, Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und Langlebigkeit gesch\u00e4tzt. Das wird sich zwar nicht so schnell \u00e4ndern, aber die zunehmende Nutzung der additiven Fertigung<\/a> mit Hochleistungspolymeren<\/a> hat zu einer erstaunlichen Entwicklung gef\u00fchrt: der M\u00f6glichkeit, Metallteile durch Hochleistungspolymere zu ersetzen. Dies ist sogar in sicherheitskritischen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie<\/a> und dem Eisenbahnsektor<\/a> m\u00f6glich.<\/p>\n

Doch welche Vorteile bietet der Austausch von Metallteilen gegen solche aus Hochleistungspolymeren? Und, was noch wichtiger ist, welche Werkzeuge sind erforderlich, um dies auch auf sichere Weise zu machen? Omni3D<\/a>, bekannt f\u00fcr seine industrietauglichen 3D-Drucker, ist einer der Marktf\u00fchrer auf diesem Gebiet und arbeitet aktiv daran, zu zeigen, wie der Austausch von Metallen gegen Hochleistungspolymere in verschiedenen Bereichen m\u00f6glich ist. Wir haben uns angeschaut, wie.<\/p>\n

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Ein Getriebetr\u00e4ger aus Polymer, hergestellt mit dem gro\u00dfformatigen 3D-Druck von Omni3D<\/p><\/div>\n

Welche Vorteile hat die Verwendung von Hochleistungspolymeren gegen\u00fcber Metallen?<\/h3>\n

Zun\u00e4chst ist es wichtig zu wissen, was genau Hochleistungspolymere sind. Diese Thermoplaste zeichnen sich durch unglaubliche Eigenschaften wie Korrosionsbest\u00e4ndigkeit, ein hervorragendes Verh\u00e4ltnis von Festigkeit zu Gewicht, Langlebigkeit, thermische Stabilit\u00e4t, Kriechfestigkeit und chemische Best\u00e4ndigkeit aus, die je nach Material variieren. F\u00fcr die additive Fertigung werden vor allem PEEK<\/a>, PEKK<\/a> und ULTEM<\/a> verwendet, die unterschiedliche Vorteile bieten.<\/p>

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Einer der wichtigsten ist die M\u00f6glichkeit, Gewicht zu sparen. Trotz der vielen Vorteile von Metallen ist nicht zu leugnen, dass sie schwer sind. Hochleistungspolymere sind leichter und bieten aufgrund ihrer Eigenschaften eine vergleichbare Leistung wie Metalle. Diese Gewichtsreduzierung ist f\u00fcr Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Eisenbahn entscheidend. Denn eine Gewichtsreduzierung f\u00fchrt direkt zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz, einer h\u00f6heren Nutzlast und einer geringeren Umweltbelastung.<\/p>\n

Und nicht nur das: Durch die Kombination von Hochleistungspolymeren mit der additiven Fertigung werden die Vorteile noch gr\u00f6\u00dfer. Das liegt daran, dass die additive Fertigung die Herstellung von geometrisch viel komplexeren Teilen als bei der traditionellen Fertigung erm\u00f6glicht und dazu beitr\u00e4gt, sich von alten Beschr\u00e4nkungen zu befreien. Dies kann vor allem dazu genutzt werden, die Konstruktionen zu optimieren und noch leichtere Teile zu schaffen.<\/p>\n

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Ein Fahrzeug-Schachtschl\u00fcssel aus Metall (oben), den Omni3D durch eine Version aus Hochleistungspolymer ersetzt (unten)<\/p><\/div>\n

Die additive Fertigung ist auch daf\u00fcr bekannt, dass sie dank der F\u00e4higkeit, Teile auf Abruf zu produzieren, die Lieferketten verbessern kann. Sie ist auch eine praktikable Alternative, wenn es um kaputte oder veraltete Komponenten geht, insbesondere solche aus Metall. Durch den Einsatz von Hochleistungspolymeren und der additiven Fertigung wird die Produktion erheblich beschleunigt und somit werden die Ausfallzeiten verringert.<\/p>\n

Anforderungen an die Ausr\u00fcstung f\u00fcr Hochleistungspolymere<\/h3>\n

Es gibt jedoch einen Grund daf\u00fcr, dass Hochleistungspolymere nicht f\u00fcr jedes einzelne per 3D-Druck hergestellte Teil verwendet werden k\u00f6nnen. Das liegt daran, dass nicht jede L\u00f6sung f\u00fcr die additive Fertigung geeignet ist. Um die Vorteile dieser Thermoplaste wirklich nutzen zu k\u00f6nnen und die Anforderungen der Gro\u00dfserienproduktion zu erf\u00fcllen, ist eine industrietaugliche Ausr\u00fcstung<\/a> erforderlich.<\/p>\n

Eine der wichtigsten Anforderungen ist nat\u00fcrlich die Materialkompatibilit\u00e4t. Wenn eine Maschine nicht \u00fcber eine beheizte Kammer oder einen Extruder verf\u00fcgt, der bestimmte Temperaturen erreichen kann, ist es unm\u00f6glich, mit Hochleistungspolymeren zu drucken. Eine pr\u00e4zise Temperaturregelung und eine gleichm\u00e4\u00dfige Erw\u00e4rmung sind besonders wichtig f\u00fcr die Leistung.<\/p>\n

Weitere ideale Eigenschaften sind ein gr\u00f6\u00dferes Bauvolumen f\u00fcr die Herstellung gr\u00f6\u00dferer und komplexerer Teile, fortschrittliche Steuersysteme und Pr\u00e4zisionsmechanismen und nat\u00fcrlich die F\u00e4higkeit zum Dauerbetrieb mit minimalen Ausfallzeiten. Offene Materialsysteme sind auch deshalb zu bevorzugen, weil sie es den Anwendern erm\u00f6glichen, mit einer breiten Palette von Filamenten und Materialien zu experimentieren, was f\u00fcr die Optimierung der Teileeigenschaften und die Erforschung neuer Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist.<\/p>\n

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Ein Metallradlager (rechts) und die von Omni3D hergestellte Hochleistungspolymerversion f\u00fcr NATO-Fahrzeuge.<\/p><\/div>\n

Ein gutes Beispiel f\u00fcr eine solche geeignete Ausr\u00fcstung kommt von Omni3D, einem f\u00fchrenden Unternehmen im industriellen 3D-Druck. Die Gro\u00dfformatdrucker des Unternehmens sind mit beheizten Kammern ausgestattet, die f\u00fcr eine pr\u00e4zise Temperaturregelung \u00fcber das Bauvolumen sowie f\u00fcr eine gleichm\u00e4\u00dfige Erw\u00e4rmung und die Vermeidung von kalten Stellen konzipiert wurden. Dies tr\u00e4gt dazu bei, dass das Material optimal kristallisiert und Verformungen und andere Defekte an den Teilen minimiert werden.<\/p>\n

Diese Eigenschaften bedeuten, dass die Drucker in der Lage sind, die anspruchsvollen thermischen Anforderungen von Materialien wie PEEK, PEKK<\/a> und ULTEM zu erf\u00fcllen. Dar\u00fcber hinaus sorgt die geschlossene Regelung daf\u00fcr, dass auch bei langen Druckauftr\u00e4gen genaue Temperatureinstellungen beibehalten werden. Diese Eigenschaften sind ideal f\u00fcr den Druck mit Hochleistungspolymeren. Auch wenn es noch Probleme gibt, die \u00fcberwunden werden m\u00fcssen.<\/p>\n

Wenn diese Faktoren zusammenkommen, k\u00f6nnen mit Hochleistungspolymeren einige unglaubliche Teile hergestellt werden. Ein Beispiel von Omni3D aus dem Verteidigungssektor: Der gro\u00dfformatige 3D-Druck mit Hochleistungspolymeren half der NATO bei der Wartung einer Flotte von BMP-1-Fahrzeugen. Diese Panzer sind f\u00fcr die NATO-Streitkr\u00e4fte von zentraler Bedeutung, k\u00f6nnen jedoch eine erhebliche logistische Herausforderung darstellen, da die Beschaffung von Ersatzteilen f\u00fcr sie sowohl zeitaufw\u00e4ndig als auch teuer ist. Insbesondere lange Vorlaufzeiten k\u00f6nnen die Einsatzbereitschaft gef\u00e4hrden.<\/p>\n

Omni3D konnte zeigen, dass die NATO hochfeste, funktionale Teile f\u00fcr die Panzer direkt vor Ort herstellen kann. Durch die Kombination mit einer digitalen Bibliothek von BMP-1-Komponenten konnten die NATO-Streitkr\u00e4fte Verz\u00f6gerungen in der Lieferkette umgehen und einen kontinuierlichen Fahrzeugbetrieb mit minimalen Ausfallzeiten gew\u00e4hrleisten. Insgesamt konnte die NATO durch den Einsatz der additiven Fertigung die Wartung der Flotte erheblich verbessern.<\/p>\n

Ein weiteres Beispiel, bei dem Metallteile mithilfe der L\u00f6sungen von Omni3D durch Hochleistungspolymere ersetzt wurden, stammt von Luk-Plast. Hier hatte das Unternehmen ein Problem, bei dem die Rotoren der Vakuumpumpe aus Messing aufgrund der rauen Bedingungen, denen sie ausgesetzt waren, wie aggressive Chemikalien, Wasser und Gas, verschlei\u00dfen. Dies f\u00fchrte in Verbindung mit dem Hochgeschwindigkeitsbetrieb und dem Dauerbetrieb, der eine zus\u00e4tzliche mechanische Belastung mit sich brachte, zu h\u00e4ufigen Auswechslungen und l\u00e4ngeren Ausfallzeiten. Dies f\u00fchrte zu Ineffizienzen in den Eisenbahnsystemen.<\/p>\n

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Die Rotoren der Vakuumpumpe aus Messing (rechts) und Hochleistungspolymer (links)<\/p><\/div>\n

Auch hier war Omni3D in der Lage, das Problem mit Polymerteilen zu l\u00f6sen. Genauer gesagt wurden der Omni Pro 3D-Drucker und CF PA-12 verwendet, um haltbare Teile zu erstellen, die diesen extremen Bedingungen standhalten konnten. Das Unternehmen wies darauf hin, dass das 3D-gedruckte Bauteil dank der pr\u00e4zisen Temperaturkontrolle in der beheizten Kammer seine Festigkeit und Stabilit\u00e4t auch bei aggressiven Chemikalien und hoher mechanischer Belastung beibehalten konnte. Am Ende hatte der 3D-gedruckte Rotor eine deutlich l\u00e4ngere Lebensdauer, wodurch die Wartungsintervalle verk\u00fcrzt und die Ausfallzeiten minimiert wurden.<\/p>\n

In \u00e4hnlicher Weise konnte Omni3D im Automobilsektor einen Ansaugkr\u00fcmmer, eine Getriebehalterung und eine Gelenkabdeckung aus Metall f\u00fcr das PRz Racing Team durch 3D-Druck, CF PA-12 und TPU-93A ersetzen. Die resultierenden Polymerteile waren leicht, haltbar und hitzebest\u00e4ndig. Der Einsatz der additiven Fertigung erm\u00f6glichte ein flexibles Design und eine schnelle, kosteng\u00fcnstige Produktion sowie leichtere Teile. Das Gewicht des Ansaugkr\u00fcmmers wurde im Vergleich zum Aluminium-Pendant um 1,5 kg reduziert.<\/p>\n

Diese und andere Beispiele zeigen, was durch den Einsatz von technischen und Hochleistungspolymeren als Metallersatz erreicht werden kann. Vor allem, wenn sie durch additive Fertigung hergestellt werden. Das bedeutet jedoch nicht, dass es keinen Raum f\u00fcr Verbesserungen gibt.<\/p>\n

Was ist f\u00fcr die zuk\u00fcnftige Entwicklung erforderlich?<\/h3>\n

Es gibt noch einen weiteren Faktor, der bei der Arbeit mit Hochleistungspolymeren von entscheidender Bedeutung ist: die menschliche Komponente. Gegenw\u00e4rtig verf\u00fcgen Ingenieure und Techniker nicht immer \u00fcber das notwendige Wissen, um AM f\u00fcr industrielle Anwendungen zu nutzen, insbesondere wenn es darum geht, Metallteile durch Hochleistungspolymere zu ersetzen. Dies ist ein weiterer Bereich, in dem f\u00fchrende Unternehmen der Branche wie Omni3D eine wichtige Rolle zu spielen haben.<\/p>\n

Ingenieure, die mit Hochleistungspolymeren arbeiten, sollten in einer Vielzahl von Bereichen kompetent sein. Dazu geh\u00f6ren die F\u00e4higkeit, Teileentw\u00fcrfe auf ihre Druckbarkeit hin zu bewerten, 3D-Scannen und Reverse Engineering zu beherrschen, CAD-Entw\u00fcrfe zu erstellen, die f\u00fcr die Fertigung optimiert sind, die am besten geeigneten Werkstoffe auf der Grundlage der Anforderungen des Teils und des verwendeten AM-Verfahrens auszuw\u00e4hlen, die Druckparameter zu optimieren und die erforderlichen Nachbearbeitungstechniken zu verstehen. All dies ist wichtig, um die Technologien wirklich nutzen und ihre Vorteile ausspielen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n

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Ein Ansaugkr\u00fcmmer, der f\u00fcr PRz Racing mit den L\u00f6sungen von Omni3D und CF PA-12 hergestellt wurde<\/p><\/div>\n

Aber wie ist das m\u00f6glich? Nun, eine M\u00f6glichkeit besteht darin, sicherzustellen, dass die Systeme offen sind. Omni3D zum Beispiel hat immer darauf hingewiesen, dass es wichtig ist, sie offen zu halten, um die Ausr\u00fcstung, die f\u00fcr den Ersatz von Metallteilen durch 3D-gedruckte Ersatzteile verwendet wird, zukunftssicher zu machen. Open-Source-Plattformen und -Software werden dazu beitragen, die Akzeptanz zu erh\u00f6hen, da technische Teams AM-Technologien in ihrem eigenen Tempo nutzen und testen k\u00f6nnen.<\/p>\n

Ein weiterer Aspekt ist die st\u00e4rkere Betonung von Bildung und Unterst\u00fctzung. Beides hat Omni3D in den letzten Jahren fokussiert. Durch praktische Workshops, Online-Ressourcen f\u00fcr das Lernen im eigenen Tempo, technische Unterst\u00fctzung bei Problemen und sogar anpassbare Schulungsprogramme hofft das Unternehmen, Organisationen in die Lage zu versetzen, das Potential von AM in der Industrie zu nutzen.<\/p>\n

Dieser Schwerpunkt auf Ausbildung und Unterst\u00fctzung ist einer der wichtigsten Faktoren, die dazu beitragen werden, den Wechsel von Metallen zu Hochleistungspolymeren auch f\u00fcr sicherheitskritische Teile voranzutreiben. In Verbindung mit den Werkstoffen selbst und der entsprechenden Ausr\u00fcstung wird es m\u00f6glich, den Einsatz der additiven Fertigung zu maximieren und Innovationen voranzutreiben. Mehr dar\u00fcber, wie Omni3D dies tut, erfahren Sie in dem kostenlosen Whitepaper, das Sie HIER<\/a> herunterladen k\u00f6nnen.<\/p>\n

Haben Sie bereits Erfahrung mit dem Ersetzen von Metall durch Hochleistungspolymere? Lassen Sie uns dazu einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook<\/a>\u00a0oder\u00a0LinkedIN<\/a>\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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