8 innovative Materialien für den industriellen 3D-Druck [2018]

Materialien spielen eine wesentliche Rolle im additiven Fertigungsprozess. Neben Hardware (von AM-Maschinen bis hin zu Nachbearbeitungssystemen) und Software (einschließlich Konstruktion und MES) bilden Materialien die dritte Säule für den Produktionserfolg der additiven Fertigung. Ganz gleich, ob es sich um technische Thermoplaste oder Metalllegierungen handelt, Hersteller sind ständig auf der Suche nach Materialien, die verbesserte mechanische Eigenschaften und Teileleistung bieten.

Heute gewinnt die additive Fertigung als praktikables Produktionsverfahren schnell an Bedeutung und ermöglicht die Herstellung hochkomplexer Produkte. Materialinnovationen werden eine entscheidende Rolle dabei spielen, den 3D-Druck in den Bereich der Massenproduktion zu bringen. Glücklicherweise wird die Palette der auf dem AM-Markt verfügbaren Materialien ständig erweitert und umfasst bereits eine Vielzahl von Polymeren, Harzen, Metallen und Keramiken.

Es kann schwierig sein, mit den neuesten Entwicklungen Schritt zu halten in 3D-Druckmaterialien, deshalb werfen wir einen Blick auf 8 innovative Materialien für den industriellen 3D-Druck, die in diesem Jahr bisher vorgestellt wurden.  

Zusammenfassung

Material Unternehmen Eigenschaften Anwendungsfälle EPX 82CarbonHohe Festigkeit
Zäh
Thermozyklische BeständigkeitSteckverbinder, Halterungen und Gehäuse Ultrasint PA6BASFMSchmelzpunkt:193°C
Hohe Steifigkeit Hohe FestigkeitTypische Automobil- und Konsumgüteranwendungen PrimePart STEvonikHohe Elastizität
Hohe Festigkeit
Chemische BeständigkeitFunktionelle Prototypen, Serienfertigung KetaSpire PEEK und Radel PPSU FilamenteSolvayChemische Beständigkeit
Beständig gegen hohe Temperaturen (Wärmeformbeständigkeit:207°C)
StoßfestigkeitMedizinische Geräte (die Dampfsterilisation erfordern)
Flugzeuginnenraum ALM HT-23EOSHohe chemische Beständigkeit
flammwidrig
Hohe Festigkeit
LeichtLuft- und Raumfahrtanwendungen BLDRmetalNanosteelHohe Härte
Zähigkeit
ZähigkeitWerkzeuge, Matrizen, Lager und Zahnräder ScalmalloyAPWorksLightweight
Hohe Festigkeit
DuktilitätLuft- und Raumfahrtanwendungen, Halterungen (Motorsport) Wärmetauscher (Automotive) FluorsilikonACEO®Hohe FlexibilitätDichtungsanwendungen

1. EPX 82 von Carbon

Carbon, das in den USA ansässige Unternehmen, das für seine 3D-Drucktechnologie Digital Light Synthesis bekannt ist, ist ebenfalls ein wichtiger Akteur auf dem Materialmarkt. Eine neue Ergänzung des bereits umfangreichen Portfolios an produktionstauglichen Materialien des Unternehmens ist das EPX 82-Harz . EPX 82 wird als hochauflösendes und hochfestes Material beschrieben, das für technische Anwendungen entwickelt wurde.

Mit einer Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit hat EPX 82 eine Wärmeformbeständigkeit zwischen 104 °C und 130 °C. Es eignet sich besonders zur Herstellung von Funktionsteilen wie Steckern, Halterungen und Gehäusen sowohl für die Automobil- als auch für die Industriebranche. Das Material ermöglicht auch die Herstellung von Teilen mit flexiblen Eigenschaften und dünnen Wänden.

Die DLS-Technologie von Carbon ist dafür bekannt, Teile mit mechanischen Eigenschaften, Auflösung und Oberflächengüte herzustellen, die mit Spritzgusskunststoffen konkurrieren. Die Aufnahme des neuen EPX 82-Materials in das Materialportfolio von Carbon stärkt die Fähigkeit der Technologie zur Herstellung von Komponenten, die rauen Umgebungen standhalten, weiter und hebt die Leistung von 3D-gedruckten Harzteilen auf ein neues Niveau.

2. Ultrasint PA6 von BASF

Die BASF 3D Printing Solutions hat ihr Angebot an industrietauglichen Materialien für den 3D-Druck im letzten Jahr langsam aber stetig erweitert. In diesem Frühjahr hat die Tochtergesellschaft des deutschen Chemieriesen BASF einen neuen Polyamid-Werkstoff für das Selective Laser Sintering (SLS) vorgestellt:Ultrasint PA6 LM X085 . In SLS, wo PA11 und PA12 die beiden am häufigsten verwendeten Polyamide sind, könnte dieses neue Nylonmaterial der BASF eine sehr wertvolle Ergänzung des SLS-Materialkatalogs sein.

Ultrasint PA6 ist ein Nylonpulver mit einem vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkt von ca. 193°C. Der niedrige Schmelzpunkt von Ultrasint PA6 reduziert den Energieverbrauch von SLS-Maschinen und hilft, den Druckprozess zu beschleunigen. Mit Ultrasint PA6 hergestellte Teile weisen eine hohe Steifigkeit und Festigkeit auf und das Material wird typischerweise für Automobil- und Konsumgüteranwendungen verwendet.

3. PEBA-basiertes Pulver von Evonik

Evonik ist ein langjähriger Hersteller von SLS-Polyamidpulvern mit einem fast 20-jährigen Portfolio. Während Polyamide ein zuverlässiger Standard für die Technologie sind, hat sich der deutsche Chemiespezialist entschieden, sein Portfolio mit der Markteinführung des weltweit ersten flexiblen Kunststoffpulvers auf PEBA-Basis (Polyetherblockamid) noch weiter zu erweitern. PEBA ist ein thermoplastisches Hochleistungselastomer, das für seine geringe Dichte, Flexibilität und Ermüdungsbeständigkeit bekannt ist

Das Hochleistungsmaterial, das unter dem Markennamen PrimePart ST bekannt ist , erweitert die Möglichkeiten für 3D-Druckanwendungen weiter. PrimePart ST zeichnet sich durch hohe Elastizität und Festigkeit aus und ist neben SLS auch mit den Technologien High Speed ​​Sintering (HSS) und Binder Jetting kompatibel Flexibilität, ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit und Haltbarkeit. Anwendungsgebiete des neuen Materials sind hochwertige, voll funktionsfähige, flexible Kunststoffteile für den Prototypenbau oder die Serienfertigung.

4. KetaSpire PEEK- und Radel-PPSU-Filamente von Solvay

Angesichts der steigenden Nachfrage nach Hochleistungs-Thermoplasten hat das Chemieunternehmen Solvay drei neue Polymerfilamente speziell für High-End-AM-Anwendungen in den Branchen Öl &Gas, Luft- und Raumfahrt, Automobil und Gesundheitswesen entwickelt.

Die Filamente auf Basis der Hochleistungskunststoffe PEEK und PPSU ermöglichen das Verschmelzen gedruckter Schichten und besitzen eine hohe Bauteildichte und außergewöhnliche Bauteilfestigkeit – auch in der typischerweise herausfordernden Z-Achse für FDM. Radel PPSU kann beispielsweise Teile mit hoher Hitze- und Chemikalienbeständigkeit herstellen, wodurch es für medizinische Anwendungen oder sogar Heißwasserarmaturen geeignet ist.

Bemerkenswert ist, dass das KetaSpire PEEK-Filament von Solvay in die Digimat-Simulationssoftware von e-Xstream integriert wurde. Solvay erhofft sich durch diese Partnerschaft, seinen Kunden mit seinen leistungsstarken Thermoplasten erfolgreiche Drucke zu ermöglichen.

5. ALM HT-23 PEKK von EOS

Der 3D-Druckerhersteller EOS bietet ab sofort das erste hochleistungsfähige, kohlefaserverstärkte PEKK-Material für seine in Zusammenarbeit mit Boeing entwickelten SLS-Systeme an.

Eingeführt auf der RAPID + TCT 2018, ALM HT-23 wurde speziell für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt entwickelt, ermöglicht ein leichtes Gewicht und reduziert die Gesamtkosten pro Teil. Laut EOS kann ALM HT-23 die Werkzeugkosten erheblich senken, indem Aluminiumteile durch diesen Thermoplast ersetzt werden.

Außer in der Luft- und Raumfahrt eignet sich ALM HT-23 auch für industrielle Anwendungen, die eine hohe Verschleißfestigkeit und Belastbarkeit unter chemischer Belastung erfordern und hier Hitzebeständigkeit gefordert ist.

6. BLDRmetallpulver von Nanosteel

In diesem Jahr hat Nanosteel, ein auf dem Gebiet nanostrukturierter Stahlwerkstoffe tätiges Unternehmen, neuartige Stahllegierungen vorgestellt mit Materialeigenschaften, die aktuelle 3D-druckbare Legierungen nicht bieten können. Das Unternehmen hat einzigartige Metallmatrix-Mikrostrukturen entwickelt, um verbesserte Eigenschaften seiner Materialien zu erreichen.

Die Produktlinie von Nanosteel umfasst Metallpulver für die Pulverbettschmelze und Metallbindemittelstrahlsysteme. Zum Beispiel das BLDRmetal™ L-40 Eisen Legierungspulver, das für den Einsatz in der laserbasierten additiven Fertigung entwickelt wurde, kann bei Raumtemperatur gedruckt werden und kann Teile mit hoher Härte und Duktilität herstellen.

Laut NanoSteel bietet BLDRmetal eine Alternative zu schwer zu druckenden Werkzeugstählen wie H13 und bietet eine überlegene Leistung gegenüber M300 Maraging-Stahl. Mit hervorragenden physikalischen Eigenschaften ist L-40 ein begehrtes Material für eine Reihe von Anwendungen, darunter Werkzeuge, Matrizen, Lager und Zahnräder.

7. Scalmalloy von APWorks

Leichte Metallteile und -komponenten sind sehr gefragt, und Scalmalloy könnte nur eine Lösung für den wachsenden Bedarf an leichten, aber dennoch festen und duktilen Metallen sein. Scalmalloy wurde von der in Deutschland ansässigen Firma APWorks speziell für den 3D-Metallpulverdruck entwickelt und bietet das niedrigste Buy-to-Fly-Verhältnis und ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht.

Zu den Anwendungen für Scalmalloy zählen bisher innovative Halterungen, Motorräder und eine bionische Trennwand. Mit seinen Materialeigenschaften, die die Leichtigkeit von Aluminium mit fast der gleichen Festigkeit und Duktilität von Titan kombinieren, zeigt Scalmalloy jedoch sicherlich sein Potenzial für die Automobil- und andere Transportindustrie.

8. Fluorsilikone von ACEO®

ACEO®, ein Geschäftsbereich des Chemieriesen Wacker Chemie, hat bereits große Fortschritte bei der Entwicklung innovativer Silikon-3D-Drucktechnologie gemacht. Mit der Einführung von Fluorsilikon , hat das Unternehmen einen weiteren Meilenstein erreicht.

Fluorsilikon ist ein 100 % Elastomer, das die Beständigkeit von Fluorcarbonen mit den Temperatureigenschaften von Silikonen kombiniert. Fluorsilikon ist das Material der Wahl für Dichtungsanwendungen in Industrien, die Beständigkeit gegenüber Kraftstoffen, Ölen und Schmiermitteln erfordern.

Die Einführung von Fluorsilikon durch ACEO® markiert nur den Anfang einer Reihe von funktionellen Silikonen, die in der Zukunft erscheinen werden mehrere Monate, so das Unternehmen.

Größere Materialinnovationen voraus

Die Nachfrage nach mehr Innovation und überlegenen Materialien wird nur mit der Reife des 3D-Druckmarktes steigen. Da die Materiallieferanten von dieser Nachfrage profitieren möchten, werden größere Investitionen in die Finanzierung umfangreicher F&E-Initiativen getätigt. Dies kann nur größere Chancen für die gesamte Branche bedeuten, da neue Materialien mit einem breiten Spektrum an mechanischen Eigenschaften dazu beitragen können, den Prozess der additiven Fertigung zu einer voll tragfähigen Produktionstechnologie zu beschleunigen.