Luft- und Raumfahrt trifft auf Additive:Alles, was Sie über ULTEM (PEI) wissen müssen

Eine Einführung in ULTEM-Kunststoffe

Hochleistungskunststoffpolymere fallen in zwei Kategorien:Duroplaste und Thermoplaste. Duroplaste sind solche, die nach dem Aushärten aufgrund chemischer Bindungen im Kunststoff zu einer irreversiblen Härte erstarren. Das Polymer härtet in einem vernetzten Muster aus, das selbst bei extremer Hitze ein erneutes Schmelzen verhindert.

ULTEM®, der Markenname für Polyetherimid (PEI), ist eines der wenigen im Handel erhältlichen amorphen thermoplastischen Harze, das seine mechanische Integrität bei hohen Temperaturen behält. Ursprünglich von der General Electric Plastics Division (jetzt SABIC) in den frühen 1980er Jahren entwickelt, ist ULTEM ein Hochleistungskunststoff, der seit über 35 Jahren ein fester Bestandteil der Fertigungsindustrie ist. Dieses Material ist stark, chemikalien- und flammbeständig, einfach zu verwenden und hält extrem hohen Temperaturen stand, während es eine Reihe stabiler elektrischer Eigenschaften beibehält.

ULTEM wird häufig bei der Herstellung von Leiterplatten, Brillen, Nahrungsmittelzubereitungs- und Sterilisationsgeräten und, vielleicht am bemerkenswertesten, Flugzeugteilen verwendet und ist bekannt für seine Stärke und Haltbarkeit. Lesen Sie weiter, um alles zu erfahren, was Sie über ULTEM wissen müssen.

Drucken mit ULTEM

ULTEM ist einfach thermoformbar und kann mittels Fused Deposition Modeling (FDM) hergestellt werden. Eine beheizte Düse folgt wiederholt einem festgelegten Werkzeugweg und gibt jeweils eine Materialschicht ab, bis das Produkt vollständig geformt ist.

Die Injektionsmodellierung ist eine weitere schnelle und kostengünstige Option für die Fertigung mit ULTEM. Thermoplast-Granulat wird in die Spritzgussschnecke eingeführt, aufgeschmolzen und in das Werkzeug gespritzt, abgekühlt und ausgehärtet, dann wird das fertige Teil über den Auswerferstift ausgeschoben. Dieses Verfahren ist ideal für die Produktion von Einheitsteilen in hohen Stückzahlen, wie z. B. Einbrennsockel.

Mechanische Spezifikationen

ULTEM hebt sich von anderen Hochleistungspolymeren ab, da es auf einzigartige Weise so konzipiert ist, dass es unter extremen Bedingungen mechanisch stabil bleibt. Es hält Temperaturen von über 217 °C dauerhaft stand und bleibt bei Temperaturschwankungen formstabil. Es ist von Natur aus schwer entflammbar und erzeugt nur minimalen Rauch, der nicht giftiger ist als Rauch, der beim Verbrennen von Holz entsteht.

Amorphe Thermoplaste neigen zum Reißen, wenn sie mit Fetten und Ölen aus Lebensmitteln, Alkoholen, Säuren, Auto- und Flugzeugwartungsflüssigkeiten und anderen wässrigen Lösungen in Kontakt kommen. ULTEM kann unter solchen Bedingungen nicht nur Spannungsrissen widerstehen, sondern ist auch beständig gegen ultraviolette Strahlen und Gammastrahlung.

Zu den wichtigsten mechanischen Spezifikationen von ULTEM gehören:

• Zugfestigkeit beim Bruch (73°F):15.200 psi
• Biegefestigkeit (73°F):22.000 psi
• Bruchdehnung (73°F):60 %
• Scherfestigkeit:15.000 psi
• Schmelzpunkt:426°F
• Entflammbarkeit:V-0
• Durchschlagsfestigkeit in Luft:830 V/mil

Diese mechanischen Spezifikationen gelten nur für Standard-ULTEM – die Spezifikationen variieren für verschiedene Produktvarianten, einschließlich ULTEM 10 %, 20 % und 30 % glasverstärkt.

ULTEM und die Luft- und Raumfahrtindustrie

Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist verständlicherweise streng mit den mechanischen Standards und Qualitätsvorschriften, denen Teile entsprechen müssen. Um die Einhaltung der von der Federal Aviation Administration (FAA) festgelegten Qualifizierungs- und Gleichwertigkeitsstandards zu gewährleisten, müssen neue Teile lange, strenge und teure Test- und Zulassungsverfahren durchlaufen.

Leider sind diese langwierigen Prozesse mit der steigenden Nachfrage nach neueren, schnelleren und billigeren Flugzeugen nicht vereinbar. Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, wird von Branchenführern wie Boeing und Airbus erwartet, dass sie die Produktionszeiten verkürzen und gleichzeitig die Kosten niedrig halten. Eine wachsende Zahl von Akteuren in der kommerziellen Luft- und Raumfahrtindustrie begegnet diesen Herausforderungen direkt mit Hilfe der additiven Fertigung – einem Verfahren, in dem sie ULTEM verwenden können.

ULTEM gehört zu den wenigen Harzen, die für den Einsatz in der kommerziellen Luft- und Raumfahrt zugelassen sind. Es schlägt vergleichbare Thermoplaste, wenn es darum geht, dem Kriechen zu widerstehen, der Tendenz von Materialien, sich unter wiederholter mechanischer Belastung zu verformen und abzubauen. Es hält auch dem Kontakt mit verschiedenen Kraftstoffen, Kühl- und Schmiermitteln stand. Seine Flammbeständigkeit stellt sicher, dass es die FAA-Vorschrift 25.853 für Entflammbarkeit erfüllt. Tatsächlich hat sich ULTEM bereits als brauchbares Material für Feuerblocker und Flugzeugsitzbezüge als vielversprechend erwiesen.

Darüber hinaus kann ULTEM Flugzeugherstellern dabei helfen, ihre Kostensenkungsziele durch Gewichtseinsparungen zu erreichen. Beispielsweise arbeiteten LSG Sky Chefs und Norduyn an einer Flotte von ultraleichten Bordtrolleys, die ULTEM nutzten. Eine volle Boeing 747, die mit diesen Trolleys beladen ist, wäre 1.650 Pfund leichter als ein Flugzeug, das mit Standard-Trolleys beladen ist, eine Gewichtsreduzierung, die etwa 65.000 US-Dollar an Treibstoffeinsparungen pro Jahr bringen könnte. Mit ULTEM müssen sich Hersteller von Flugzeugteilen nicht zwischen einem starken oder leichten Polymer entscheiden – sie bekommen das Beste aus beiden Welten.

Warum ULTEM?

Für Hersteller mag es wie eine große Herausforderung erscheinen, ein Produkt zu drucken, das stark, stabil, leicht, flamm- und chemikalienbeständig, einfach zu verarbeiten und mit vielseitigen mechanischen Eigenschaften ausgestattet ist. ULTEM überprüft jedes Kästchen. Dieses High-Fidelity-Polymer ist eine hervorragende Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen, von einfachen Schaltern bis hin zu komplexen Flugzeugteilen.

ULTEM + schneller Radius

Wenn Sie glauben, dass ULTEM das richtige Material für Ihr nächstes Projekt sein könnte, wenden Sie sich noch heute an Fast Radius. Wir sind leidenschaftlich daran interessiert, innovative Unternehmen mit den Fähigkeiten und Technologien zu verbinden, die erforderlich sind, um ihre Designs zum Leben zu erwecken. Fast Radius bietet Teams beispielloses technisches Know-how, professionelle Unterstützung und eine vollständige Palette von Materialien und Produktionsprozessen, um praktisch jedes erdenkliche Teil herzustellen, und möchte, dass Sie entdecken, was möglich ist.

Bereit, mehr zu erfahren? Im Ressourcenzentrum von Fast Radius finden Sie Informationen zu allen möglichen Themen, von additiven Fertigungsverfahren bis hin zum branchenübergreifenden Einsatz unserer Technologie.

Sind Sie bereit, Ihre Teile mit Fast Radius herzustellen?

Starten Sie Ihr Angebot