5 der leistungsstärksten industriellen FDM-Kunststoffe

Fused Deposition Modeling (FDM) ist eine einfache und vielseitige 3D-Drucktechnologie, die geschmolzenes thermoplastisches Material verwendet, um ein fertiges Teil herzustellen. Während dieses Prozesses wird thermoplastisches FDM-Material in der beheizten Druckdüse der FDM-Maschine geschmolzen und dann Schicht für Schicht auf einen festgelegten Werkzeugweg extrudiert, bis das Teil geformt ist. FDM ist eines der am weitesten verbreiteten additiven Fertigungsverfahren, die heute verfügbar sind.

Ein weit verbreiteter Irrtum ist, dass FDM nur für 3D-Prototyping und -Modellierung verwendet werden kann. Tatsächlich wird FDM häufig verwendet, um industrietaugliche Hochleistungsteile in der Luft- und Raumfahrt-, Automobil-, Robotik- und Elektronikindustrie herzustellen. Gängige Beispiele sind Flugzeuginnenraumkomponenten, Ersatzteile für Autos und Vorrichtungen und Vorrichtungen in Industriequalität. Die Herstellung dieser Hochleistungsteile wäre ohne den Einsatz von Hochleistungskunststoffen nicht möglich. Hier finden Sie alles, was Sie über fünf der leistungsstärksten Materialien wissen müssen, die im FDM-Prozess verwendet werden.

1. ULTEM® PEI

ULTEM®, der Markenname für Polyetherimid (PEI), ist seit mehr als 30 Jahren ein fester Bestandteil der Fertigungsindustrie und bleibt eines der wenigen im Handel erhältlichen amorphen thermoplastischen Harze, die speziell entwickelt wurden, um extremen Bedingungen standzuhalten. Dieses stabile und leichte FDM-Kunststoffmaterial kann Temperaturen von über 217 °C über längere Zeit standhalten und bleibt bei schwankenden Temperaturen stabil. Darüber hinaus ist es von Natur aus schwer entflammbar und erzeugt nur minimalen Rauch.

Zu den mechanischen Spezifikationen von ULTEM gehören:

• Zugfestigkeit beim Bruch (73°F):15.200 psi
• Biegefestigkeit (73°F):22.000 psi
• Bruchdehnung (73°F):60 %
• Schmelzpunkt:426°F

Aufgrund seiner Stärke und Haltbarkeit wird ULTEM® häufig für industrielle Hochleistungsanwendungen wie Leiterplatten und Lebensmittelzubereitungs- und Sterilisationsgeräte verwendet. Da es auch bei Kontakt mit Fetten, Ölen, Alkoholen, Säuren und anderen wässrigen Lösungen nicht reißt, ist ULTEM® ideal für Automobilanwendungen und Flugzeugteile.

Sie finden ULTEM® in Getriebekomponenten, Feuerblockern, Flugzeugsitzbezügen und mehr. Trotz all seiner Stärken sollten Produktteams wissen, dass dieses FDM-Material sehr teuer und in Gegenwart von polaren chlorierten Lösungsmitteln rissanfällig ist.

2. Nylon 6

Nylons sind eine Familie von technischen Hochleistungsthermoplasten, die dafür bekannt sind, hervorragende Festigkeit und Steifheit zu bieten, ohne die Schlagfestigkeit zu beeinträchtigen. Dieses FDM-Material kann mit einer Vielzahl verschiedener Additive kombiniert werden, um bestimmte chemische und mechanische Eigenschaften zu erzielen, wodurch es äußerst vielseitig und für viele verschiedene Anwendungsfälle anwendbar ist. Nylon 6, ein verarbeitbares und hochelastisches Filament, eignet sich besonders gut für industrielle FDM-Anwendungen.

Nylon 6 hat eine hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen, eine gute Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen und eine gute Ermüdungsbeständigkeit. Außerdem bieten seine glatten, glasartigen Oberflächenfasern eine hervorragende Abriebfestigkeit. Zu den üblichen Anwendungen gehören Industriekabel, elektrische Formteile, Kraftstoffsystemkomponenten und Ersatz für Metalllager oder -buchsen. Die mechanischen Spezifikationen für unverstärktes Nylon 6 beinhalten:

• Zugfestigkeit:76 MPa
• Biegefestigkeit:110 MPa
• Härte:116, Rockwell R
• Schmelztemperatur:220°C (428°F)

3. Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)

ABS ist ein starker, steifer und schlagfester technischer Hochleistungsthermoplast. Ingenieure und Produktteams arbeiten gerne mit diesem Material, weil es dauerhaft mechanisch stark und stabil bleibt, ohne die Verarbeitbarkeit zu beeinträchtigen. ABS ist sehr gut schweißbar und mit Standardmaschinen leicht zu verarbeiten, außerdem eignet es sich aufgrund seiner niedrigen Schmelztemperatur besonders gut für die Verarbeitung auf einer FDM-Maschine. Designer schätzen die hohe Oberflächenhelligkeit und den hervorragenden Oberflächenaspekt von ABS.

Zu den mechanischen Spezifikationen für ABS gehören:

• Bruchdehnung:10 – 50 %
• Zugfestigkeit beim Bruch:29,8 – 43 MPa
• Zugfestigkeit bei Streckgrenze:29,6 – 48 MPa
• Biegemodul:1,6 – 2,4 GPa

Dennoch hat dieses FDM-Kunststoffmaterial seine Nachteile. Obwohl ABS abrieb- und stoßfest ist, hat es eine schlechte Witterungsbeständigkeit und kratzt leicht. Es hat auch eine schlechte Lösungsmittelbeständigkeit gegenüber Ketonen und Estern. Bestimmte Fette führen bei ABS zu Spannungsrissen. Wenn Sie diese Schwachstellen jedoch umgehen können, finden Sie sich mit einem starken FDM-Material für industrielle Anwendungen wieder. Häufige Anwendungen sind Rohrfittings, Autoteile und Elektronikgehäuse.

4. Polycarbonat (PC)

Polycarbonat ist ein hochleistungsfähiges amorphes thermoplastisches Harz in technischer Qualität. Dieser FDM-Kunststoff ist stärker als Polymethylmethacrylat (PMMA) und steifer als Nylon, langlebig und dafür bekannt, dass er seine Farbe und Festigkeit über die Zeit und unter Stressbedingungen beibehält.

PC ist leicht, abriebfest, intrinsisch flammhemmend und bis 135 °C temperaturbeständig. Es ist auch beständig gegen verdünnte Säuren, aliphatische Kohlenwasserstoffe und Alkohole. Es ist jedoch erwähnenswert, dass PC empfindlich gegenüber aggressiven alkalischen Reinigungsmitteln und aromatischen und halogenierten Kohlenwasserstoffen ist.

Auch aus gestalterischer Sicht bietet PC Designern viel Flexibilität. Dieses Material ist hochtransparent, kann 90 % des Lichts genauso gut durchlassen wie Glas und klares Polycarbonat hat einen Brechungsindex von 1,584. PC-Platten sind auch in einer Vielzahl verschiedener Farbtöne erhältlich, die zu jeder Ästhetik passen. Um das transparente FDM-Material kristallklar zu halten, sollten Designer nach längerer Einwirkung von UV-Licht auf Vergilbung achten. Übliche Anwendungen für dieses FDM-Material sind Schutzhelme, kugelsicheres Glas, Autoscheinwerfergläser, medizinische Geräte und elektrische Komponenten.

Zu den mechanischen Spezifikationen für Polycarbonat gehören:

• Zugfestigkeit:9.500 psi
• Biegemodul:345.000 psi
• Wärmeformbeständigkeit bei 264 psi:270°F
• Koeffizient der linearen Wärmeausdehnung:3,8 Zoll/Zoll/°Fx10-5

5. Polyphenylsulfon (PPSF)

Wie Polycarbonat ist PPSF ein zähes, transparentes und intrinsisch flammhemmendes FDM-Material. Mit einer Wärmeformbeständigkeit von 274 °C und einer Dauergebrauchstemperatur von 260 °C ist PPSF ideal für Hochleistungskunststoffteile, die in Hochtemperaturumgebungen wie Leistungsschaltern und Flugzeuginnenräumen verwendet werden.

PPSF hat auch gute elektrische Isolations- und dielektrische Eigenschaften, eine hohe Beständigkeit gegen Gammastrahlen und eine sehr geringe Wasserabsorption. Dieses Material ist außerdem physiologisch unbedenklich und somit für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet.

Zu den mechanischen Spezifikationen gehören:

• Zugfestigkeit beim Bruch:75,8 – 76 MPa
• Bruchdehnung:30 – 90 %
• Biegemodul:2,38 – 2,41 GPa
• Durchschlagsfestigkeit:14,2 – 20 kV/mm

Es ist erwähnenswert, dass PPSF, wie ULTEM®, für einige Produktteams unerschwinglich teuer sein kann. Außerdem kann seine geringe Klarheit bestimmte Designparameter einschränken.

Auswahl der richtigen FDM-Kunststoffe für Ihr nächstes Projekt

Fused Deposition Modeling ist ein vielseitiges additives Fertigungsverfahren, das sich gut für Prototyping, Modellierung und Hochleistungsteile in Industriequalität eignet. ULTEM® (PEI), Nylon, ABS, Polycarbonat und PPSF sind alle FDM-3D-Druckmaterialien, die die Festigkeit und Hitzebeständigkeit haben, um einer Reihe von Hochleistungsanwendungen in vielen Branchen standzuhalten.

Diese fünf FDM-Druckmaterialien sind jedoch nur die Spitze des Eisbergs. Es stehen viele andere Hochleistungskunststoffe zur Auswahl, und Produktteams werden leicht von einem Meer von Optionen überwältigt. Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Fertigungspartner macht die FDM-Materialauswahl viel einfacher.

Das Team von Fast Radius verfügt über jahrelange Erfahrung mit 3D-Drucktechnologien, einschließlich FDM-3D-Druck. Unser Team aus erfahrenen Designern, Ingenieuren und Technologen kann Ihnen bei der Auswahl des FDM-Kunststoffmaterials helfen, das perfekt für Ihr nächstes Projekt ist – und dabei helfen, den gesamten Produktentwicklungszyklus zu optimieren. Kontaktieren Sie uns noch heute, um loszulegen.

Weitere Informationen zum Einsatz von FDM und anderen additiven Fertigungstechnologien finden Sie im Ressourcenzentrum von Fast Radius.

Sind Sie bereit, Ihre Teile mit Fast Radius herzustellen?

Starten Sie Ihr Angebot