Aquasys 180: Bewährte lösliche Stützstruktur für High-End-Filamente

Kunststoffe lassen sich in drei Gruppen einteilen: Standard-, Engineering- und High-Performance-Kunststoffe.

High-Performance-Kunststoffe sind als PAEK (Polyaryletheretherketon) bekannt – teilkristalline Kunststoffe, die hohen Temperaturen standhalten und dabei mechanische Eigenschaften beibehalten.

Bild 1: Kunststoff-Pyramide. Quelle: Filament2print.

Innerhalb der PAEK-Familie gibt es drei Typen: PEEK, PEKK und PEI, alle mit hoher chemischer und mechanischer Beständigkeit sowie hoher Temperaturflammbeständigkeit. Darunter ragt PEI durch dimensionsstabile Eigenschaft hervor, die hohe thermische Belastung ohne Eigenschaftsveränderung erlaubt.

PEI wird oft in Anwendungen eingesetzt, wo thermische Beständigkeit und hohe Druckwerte essenziell sind, wie beim Spritzguss. Spritzgussformen per 3D-Druck zu fertigen, senkt Kosten und beschleunigt Prototyping. Ein herausragendes Filament hierfür ist Ultem 1010.

Für den 3D-Druck von Ultem 1010 ist ein Industriedrucker nötig, der über 400 °C Drucktemperatur, mindestens 150 °C Heizbett und 80 °C Bauraumtemperatur erreicht.

Vor einigen Jahren war es kaum vorstellbar, Prototypen in wenigen Stunden mit exzellenter Qualität zu fertigen. Die Integration von 3D-Druck in die industrielle Produktion verlief schleppend aufgrund von Volumenlimitierungen und Mangel an technischen Materialien. Heute ist FDM-3D-Druck ein unverzichtbares Werkzeug in der Industrie und für jeden zugänglich, der Wissen und Skills in dieser Fertigungsmethode erweitern will.

Bei der industriellen FDM-Fertigung sind oft Bauteile mit komplexer Geometrie nötig, die Stützstrukturen für Überhänge oder steile Winkel erfordern. Beim Druck mit Stützen kann dasselbe Baumaterial genutzt werden. Diese Stützen müssen nach dem Druck entfernt werden – wobei Vorsicht geboten ist, um das Endteil nicht zu beschädigen. Nach Entfernen ist Nachbearbeitung erforderlich, um überschüssiges Material zu beseitigen und eine gleichmäßige Oberfläche zu erzielen.

Bild 2: 3D-gedruckte Turbine mit und ohne Stützmaterial. Quelle: Infinite Material Solutions.

Zur Erleichterung wurden verschiedene lösliche Stützmaterialien entwickelt (löslich in D-Limonen oder Wasser), kompatibel mit PLA, PETG, ABS etc. – aber nicht für High-End-Filamente wie PEEK, PEKK oder PEI Ultem geeignet wegen deren hoher Drucktemperatur.

Infinite Material Solutions, 2018 in den USA gegründet, entwickelt innovative Materialien für FFF-3D-Druck. Im November 2020 lanciierte das Unternehmen AquaSys 180 – ein lösliches Stützmaterial für hohe Temperaturen.

Bild 3: 3D-Druckprozess mit AquaSys 180. Quelle: Infinite Material Solutions.

AquaSys 180 ist das erste lösliche Stützmaterial, das mit High-End-Materialien kompatibel ist, es hält Drucktemperaturen bis 300 °C und Basis-/Bauraumtemperaturen bis 180 °C stand. Dank dieser Thermobeständigkeit kann AquaSys 180 als lösliche Stütze mit PEEK, PEKK, ULTEM oder PPSU kombiniert werden – für größere Designfreiheit und Flexibilität in der Industrie.

Dank Forschung von Herstellern wie Infinite Material Solutions und ihrem Antrieb, neue High-End-Produkte wie AquaSys 180 zu entwickeln, stehen der Industrie immer mehr Ressourcen für die FDM-Fertigung von Bauteilen zur Verfügung.